利用ModSecurity在Nginx上构建WAF

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ModSecurity原本是Apache上的一款开源WAF模块，可以有效的增强Web安全性。目前已经支持Nginx和IIS，配合Nginx的灵活和高效可以打造成生产级的WAF，是保护和审核Web安全的利器。
, N2 Q. I8 S$ p8 {
# A* I' q* V2 V
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


7 `4 Q$ x" [- x# h- t. u7 J什么是ModSecurity
ModSecurity是一个入侵侦测与防护引擎，它主要是用于Web应用程序，所以也被称为Web应用程序防火墙(WAF)。它可以作为Web服务器的模块或是单独的应用程序来运作。ModSecurity的功能是增强Web Application 的安全性和保护Web application以避免遭受来自已知与未知的攻击。
6 ~6 b3 Y5 E- B! d
9 k# U2 a6 W/ Q8 b, h
ModSecurity计划是从2002年开始，后来由Breach Security Inc.收购，但Breach Security Inc.允诺ModSecurity仍旧为Open Source，并开放源代码给大家使用。最新版的ModSecurity开始支持核心规则集(Core Rule Set)，CRS可用于定义旨在保护Web应用免受0day及其它安全攻击的规则。

( ?# H) E# o6 O) v& Y' l' o6 v$ h
ModSecurity还包含了其他一些特性，如并行文本匹配、Geo IP解析和信用卡号检测等，同时还支持内容注入、自动化的规则更新和脚本等内容。此外，它还提供了一个面向Lua语言的新的API，为开发者提供一个脚本平台以实现用于保护Web应用的复杂逻辑。
( F/ A6 s0 z5 ]5 Y4 g. H0 t
" N2 {2 k; l& z* d, z% A
. r: M1 a0 A/ ]" K" r: W8 W4 E6 R官网： https://www.modsecurity.org/

. s7 u$ X$ D: z$ b4 |5 S* z
& I- N6 a6 x" L什么是OWASP CRS
OWASP是一个安全社区，开发和维护着一套免费的应用程序保护规则，这就是所谓OWASP的ModSecurity的核心规则集(即CRS)。ModSecurity之所以强大就在于OWASP提供的规则，我们可以根据自己的需求选择不同的规则，也可以通过ModSecurity手工创建安全过滤器、定义攻击并实现主动的安全输入验证。
* L& I9 n0 ?% N

6 k' @% N; m* i6 z3 zModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
6 _0 I; c0 n. O& u

HTTP Protection(HTTP防御)
, Q% v* Z7 j: b3 hHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
# ]& l: H  q5 y! I- k

" n  w* I: C# z1 h: Z& |Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
/ {1 ~: r; y8 D$ q  A  Q$ I* x; H

HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
4 }( G! F3 L. z
  k0 \2 r' a4 L7 A
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
  ?" [1 s6 {! O6 u1 I+ Z( v检测常见的Web应用程序的安全攻击。
* F3 A, Y1 g$ v' r3 V# j
- {# {: h  f. t0 k$ }! z
Automation Detection(自动化检测)
( g5 ?" e+ X/ y8 h检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
' s0 E$ h# m( v; H) D$ w- M6 {

Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
7 h' {' ?1 t+ H7 R+ Q9 y: O

) G  u5 Y! C6 Q: p+ g9 V; ^* w# XTrojan Protection(木马防护)
9 ^1 T( j9 o8 Y, I  P检测访问木马。
4 Q) s$ g% X7 N9 J* f2 R# l

  M/ m+ r$ i( o. m+ f% SIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
检测应用程序的错误配置警报。
3 R5 p: q4 t- ]
, f+ O3 M$ m5 u+ {) @% c
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
: `' `9 r0 @/ e检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ u# Q! |8 ?; _. r$ cd /root
! h. f" H  D) m# d  k. H. M$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
) f8 E" F! e; P. `- n  |& N$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
+ _; M) u8 y' q* `3 q5 [安装Nginx和ModSecurity依赖包
9 ~+ m3 |8 i7 m) s; H0 X! qCentos/RHEL
4 V; M+ n" H" [* p: b8 a! |5 _

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
1 a# i& e$ u) {4 n& v( ]Ubuntu/Debian
7 h. M& z' i: i, H7 Y0 @) |
. G% u2 D9 D0 X
! L+ a( }3 e# Y0 @& p& K$ apt-get install libreadline-dev libncurses5-dev libssl-dev perl make build-essential git  libpcre3 libpcre3-dev libtool autoconf apache2-dev libxml2 libxml2-dev libcurl4-openssl-dev g++ flex bison curl doxygen libyajl-dev libgeoip-dev dh-autoreconf libpcre++-dev
编译安装ModSecurity
2 h" E& v& O! {5 K! o" `9 cNginx加载ModSecurity模块有两种方式:一种是编译为Nginx静态模块，一种是通过ModSecurity-Nginx Connector加载动态模块。
/ t- a" \) x  i; T3 ~$ \
- ?' t$ _9 p+ @" k/ [3 t- r/ M
( X* K. J$ [& {方法一：编译为Nginx静态模块
  K. c, A( D" _( s3 p; f
) ]; O( p; r: V5 D  X: p$ U
: c2 M* L( m& D& d3 z, s编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
- m* ?2 W" |/ M# h+ k$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
9 ~' u' I" b1 E. O, ?( t# [$ cd modsecurity-2.9.1/
0 m$ H% ]* i& t$ ./autogen.sh
2 q+ B" u2 X8 E$ n  G. ?; F$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
8 n  z2 B8 d; e- D$ y$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ F0 @0 M; V% ~+ \2 b2 Q$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
# \5 ]- R' {# b$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
( I: H2 q5 c7 P
3 x  W* b3 M! s
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
: N3 r, Z7 y4 ~2 u$ S$ cd /root
  \0 a; Z+ o9 M$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
# c* S) s* K, w0 \# `. h$ sh build.sh
6 B0 L  V" b+ K" m; P$ git submodule init
( e; G1 o, G6 q7 a3 R+ c. X; X$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
- j6 F8 N: O& s; uLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

: W+ M, X! A% @. A6 O
, M6 W; d% I+ m$ ls /usr/local/modsecurity/lib
6 @/ c0 S4 p  ?3 P; [libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
' H$ ^, P9 A+ U: ?0 O+ ~7 h编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
  ~1 ?3 t# Z1 w8 n* n9 R: ^使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


: l0 J; f+ x- r2 F- T4 @" w* F3 b$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
" }8 x# G# C- Y/ c4 U: L( M* Q" v$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
; j" m, }8 y! `- \6 Q; v. _$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
ModSecurity倾向于过滤和阻止Web危险，之所以强大就在于规则。OWASP提供的规则是社区志愿者维护的被称为核心规则CRS,规则可靠强大，当然也可以自定义规则来满足各种需求。

1 Y) i  U' x7 B% r. D# G7 |. I
下载OWASP规则并生成配置文件
; V8 R# T, ]# v1 [* f$ Z$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
2 [8 a) p! s& m. ^) s2 j- i$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) u- G( H/ D' M: G3 m2 _0 q$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
4 Z' m+ t* |! R) \7 l6 Q+ v$ ]+ V配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
, n- n: _* v  b7 m
) W5 T: ?- a* y' ?
( W; b, h/ ?* `) g9 l$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
: o, }, C, v  L. y( \! p1 @$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
2 l2 N5 n  o7 N  w9 c. m& }$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
" h! r  z7 c+ l默认ModSecurity不会阻挡恶意连接，只会记录在Log里。修改SecDefaultAction选项，默认开启阻挡。
5 Y! ?1 V$ D: A& ?: _9 H

启用ModSecurity模块和CRS规则
复制ModSecurity源码目录下的modsecurity.conf-recommended和unicode.mapping到Nginx的conf目录下，并将modsecurity.conf-recommended重新命名为modsecurity.conf。
+ ^* |0 {. [% e

" o4 P3 R7 K/ _4 C# d7 p. Y# I6 |modsecurity.conf-recommended是ModSecurity工作的主配置文件。默认情况下，它带有.recommended扩展名。要初始化ModSecurity，我们就要重命名此文件。
9 |) ?( V! L& C

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
2 r$ F; R3 g  s7 G( [: Z$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
6 I! m) z0 F5 V; M9 p将SecRuleEngine设置为On，默认值为DetectOnly即为观察模式，建议大家在安装时先默认使用这个模式，规则测试完成后在设置为On，避免出现对网站、服务器某些不可知的影响。
/ _  x, w, u2 Z* `; Y* N5 z5 m

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
7 o# B) ~3 u# e( N" m$ W: J& Z; lSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

9 z. _# s  u- n+ T" T5 @3 Y& V
7 _7 A9 O" d! O- C! l/ r1.SecRuleEngine：是否接受来自ModSecurity-CRS目录下的所有规则的安全规则引擎。因此，我们可以根据需求设置不同的规则。要设置不同的规则有以下几种。SecRuleEngine On：将在服务器上激活ModSecurity防火墙，它会检测并阻止该服务器上的任何恶意攻击。SecRuleEngine Detection Only：如果设置这个规则它只会检测到所有的攻击，并根据攻击产生错误，但它不会在服务器上阻止任何东西。SecRuleEngine Off:这将在服务器上上停用ModSecurity的防火墙。
; t; F% s& i  W8 t$ j( w/ {

2 w* d4 c; ?  B8 W2.SecRequestBodyAccess：它会告诉ModSecurity是否会检查请求，它起着非常重要的作用。它只有两个参数ON或OFF。
5 P* }0 R1 m8 t# t0 ]: H1 [

3.SecResponseBodyAccess：如果此参数设置为ON，然后ModeSecurity可以分析服务器响应，并做适当处理。它也有只有两个参数ON和Off，我们可以根据求要进行设置。
) A8 s# k& M3 Z- s, X

/ x4 C. D- g$ E8 _0 `1 K4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


  W' {0 H8 y6 w: c: ^; W/ T在 owasp-modsecurity-crs/rules 下有很多定义好的规则，将需要启用的规则用Include指令添加进来就可以了。

; M/ E! ]- D/ `
, `# ?# k% K' u1 m! B  y7 ]" @- ^3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
4 N3 A! ]8 B4 e5 p8 s; [$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
为了保持modsecurity.conf简洁，这里新建一个modsec_includes.conf文件,内容为需要启用的规则。


2 z1 U5 r7 p7 x: L$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
6 d( ]$ D0 r/ ]9 S5 {; l7 ]
* g7 z* l; F( \" U4 j. L

[Bash shell] 纯文本查看 复制代码

include modsecurity.conf
include owasp-modsecurity-crs/crs-setup.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-901-INITIALIZATION.conf
Include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-903.9002-WORDPRESS-EXCLUSION-RULES.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-905-COMMON-EXCEPTIONS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-910-IP-REPUTATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-911-METHOD-ENFORCEMENT.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-912-DOS-PROTECTION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-913-SCANNER-DETECTION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-920-PROTOCOL-ENFORCEMENT.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-921-PROTOCOL-ATTACK.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-930-APPLICATION-ATTACK-LFI.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-931-APPLICATION-ATTACK-RFI.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-932-APPLICATION-ATTACK-RCE.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-933-APPLICATION-ATTACK-PHP.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-941-APPLICATION-ATTACK-XSS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-942-APPLICATION-ATTACK-SQLI.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-943-APPLICATION-ATTACK-SESSION-FIXATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-949-BLOCKING-EVALUATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-950-DATA-LEAKAGES.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-951-DATA-LEAKAGES-SQL.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-952-DATA-LEAKAGES-JAVA.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-953-DATA-LEAKAGES-PHP.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-954-DATA-LEAKAGES-IIS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-959-BLOCKING-EVALUATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-980-CORRELATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf

注：考虑到可能对主机性能上的损耗，可以根据实际需求加入对应的漏洞的防护规则即可。
$ \8 H4 S7 B" g0 q# {' V5 o

配置Nginx支持Modsecurity
( J( Q' N2 u4 w% V3 x# T7 ]& H, N启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
; b! S" i3 P0 `: o. r
# g* U$ ~7 x7 P4 T) A
0 u$ G$ Y, @4 X9 q5 ?! VModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
0 N2 C& C% B6 h9 u

3 G6 n: L4 @, g! H$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
& S# M9 t, ?3 @. L- E! ?1 G
. W0 u3 U* \; ]3 f* u  N
" n& I$ w. N  eserver {
- U7 J/ s0 v2 @  B( a  listen       80;
( F0 S# M& d; g, r7 S6 i7 m  server_name  example.com;
+ W8 J& M& c3 @% x& i- P; y% y

2 h) z* {6 X+ ?3 s* O9 C  location / {
    ModSecurityEnabled on;
! \; i! n! f& j( B" Y1 r" n    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
3 B  K1 ?/ M) r. G; _- z9 a    root   html;
/ z4 w. \0 G- [$ y7 y1 V5 l  _    index  index.html index.htm;
& t' q3 E, x* L: P4 x, i% [+ M  }
: ?1 ?% a$ \& v}
" O- O8 Z; t% R) B0 ^" |5 {2 N4 o使用动态模块加载的配置方法
0 Z# U$ D6 K# G& X* Y( R在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

1 M% {3 A0 i- U
5 p) v3 V4 ?" E) _" L9 umodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

$ Q; m' Q8 W) V% F9 L' g
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2 [. ]  J* c# e
: o- }3 b* z/ l2 B+ p) A3 R, `
, P4 Z5 E$ y- \  j; m% aserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
. p9 B2 M, r2 N  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


1 i7 {5 U+ H$ E  location / {
& e9 W$ o3 Z* ]2 c# a
  h3 f- I' e' }
/ J$ e! L6 t9 X6 ^. g% w  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
7 q. e7 A2 U3 X7 G2 `4 A7 W  root   html;
. U3 q# x: b7 ?1 T  index  index.html index.htm;
}
* U! u( l( y  X/ N# k}
, w. w& @% D* B! K. f) y验证Nginx配置文件
0 n6 ]7 g' R8 I6 j5 E7 D$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
; X4 C& @$ s( v4 p3 ^* Xnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
0 [2 k, q7 @9 s* H- |$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
( y, e1 s' v) o% m) U

测试Modsecurity

ModSecurity现在已经成功配置了OWASP的规则。现在我们将测试对一些最常见的Web应用攻击。来测试ModSecurity是否挡住了攻击。这里我们启用了XSS和SQL注入的过滤规则，下面的例子中不正常的请求会直接返回403。

在浏览器中访问默认首页，会看到Nginx默认的欢迎页：

[/url]

这时我们在网址后面自己加上正常参数，例如： 。同样会看到Nginx默认的欢迎页：

[url=http://img.colabug.com/2017/06/842f48f203c6c2cd30144f29b57af97a.png]

接下来，我们在前面正常参数的基础上再加上  ,整个请求变成：

[/url]

就会看到Nginx返回403 Forbidden的信息了，说明Modsecurity成功拦截了此请求。再来看一个的例子，同样会被Modsecurity拦截。

[url=http://img.colabug.com/2017/06/246ce28e95310a32f791893d4f5c55ca.png]

查看Modsecurity日志

[url=http://img.colabug.com/2017/06/ae44dcb58b8a4a0ea761317e398b3101.png][/url]

所有命中规则的外部攻击均会存在modsec_audit.log,用户可以对这个文件中记录进行审计。Log文件位置在modsecurity.conf中SecAuditLog选项配置，Linux默认在 /var/log/modsec_audit.log 。

$ cat /usr/local/nginx/conf/modsecurity.confSecAuditLog /var/log/modsec_audit.log

Modsecurity主要是规则验证(验证已知漏洞)，Nginx下还有另一个功能强大的WAF模块Naxsi。Naxsi最大特点是可以设置学习模式，抓取您的网站产生必要的白名单，以避免误报！Naxsi不依赖于预先定义的签名，Naxsi能够战胜更多复杂/未知/混淆的攻击模式。

+ }# a0 W% y( l& o