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。
* u# e& g& C+ ]0 x! U# O( H, X

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

7 N1 q  P$ d! H+ ~
0 G, b( F; S6 n( t* P3 Q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。
1 q+ ?: O4 |1 ~( p% t. W7 Y; t

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. j# z! }- H; g# U) G* Y
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。
9 `" M$ y5 `7 Q
- D# _& V. Q# \
官网： https://www.modsecurity.org/

  C# c! H7 `, v$ M% H2 \( d. i
什么是OWASP CRS
5 K& \8 j9 D: V, v  t, v! JOWASP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。
$ U+ C# P3 `1 S( v. J6 e3 \- ^
2 w; R  i% L1 L+ M7 }
- |3 ]6 F( v/ v& TModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
& x/ s) C1 F& z- I/ t( `# L
9 Y& i' v/ y; @# Q  l7 v
; u3 v5 x$ ]! b  p3 k1 ]: c; N6 AHTTP Protection(HTTP防御)
2 R. r5 W# a1 O( [. F& W* R% QHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
6 g7 M  A0 }4 M' _9 Y' u3 O

$ k8 P, G. @5 |Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
) `9 U* M8 _, P) {利用第三方IP名单。
" H+ Q7 g* N. e# [

HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
: ]' ]  Z6 Q0 I  D+ q( R0 p6 x防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


! Z) a+ g( S- @" d% fCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
% i9 o, ~% w# e# }2 K1 H检测常见的Web应用程序的安全攻击。

+ q% W0 i# B; _' q# a& ]* O
2 ?/ G* C; H, O' u7 s5 NAutomation Detection(自动化检测)
+ S% c: s3 ?- F8 E4 Q" D% y检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
3 U6 U% V5 M+ \% y9 k8 P8 S- B

5 j% b7 }* `" E$ nIntegration 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)
0 Q* E: c6 z% S* ]$ w- y# y8 N5 \信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
- z! }0 [& S# a) p4 S: S. p2 ?9 m

  t6 E2 n$ `2 u$ S& }" Z$ |4 ~Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
% j4 Z4 V+ h) X: S; d" x
( z. x5 o2 \& g- X2 i4 `
Identification 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。

% _( U' G4 y' S4 y& A
5 e; f$ l  H8 }( Y$ o6 i& [Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

; j% S0 x0 C& M( A
2 [  S7 ~) e4 S安装ModSecurity
8 q2 i2 C9 w: w, F$ k% Q软件基础环境准备
8 S) w8 U9 _9 h! o& M下载对应软件包
" \5 n1 L4 k  }; B3 \+ ?$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
( l. P. q* w! @

1 g  \+ ^8 v/ O' @; p6 Q$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
1 d1 K. [. d% F# n3 o. cUbuntu/Debian
" n: x2 ?% V4 O

$ 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
Nginx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。
# G9 ]8 s) V( h3 @% Q3 \9 t; O
) E( h* x0 K% C
7 }% S$ ?" g: |1 n: K% A* f方法一：编译为Nginx静态模块


/ {6 I5 V+ o# M( t2 Z编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
, c7 `% z/ V; e: y# B/ }: s- a$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
" h! m: T% \$ Q( \3 F$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
( Q( q! p9 U7 L. b1 F0 [" x编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
1 Q) Z7 S; r' |( y; q方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
. Q0 q: n# ^7 {- {

% L- I6 _6 t3 j5 z4 @编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
2 S9 K( t" i, @$ B) E, R$ cd /root
' m. }% r0 j- D/ ^9 |$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
( H  |& f$ f5 v7 ^# m3 z  L$ cd ModSecurity
4 n& Z" A! o/ b. L+ c$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
5 \' H2 V0 q: [+ C$ sh build.sh
) [7 g5 b, d5 N: D9 T9 ]" f, t$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
9 Q2 @# ~  s& I1 P8 u0 k
* J, w8 G' A7 G
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
$ ~2 i( P* E2 \0 n& F0 z6 J6 S  N2 Flibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
2 }! m6 T& W9 T5 j+ W) }5 t, X使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
+ z2 V0 V* X: L1 |8 h* v7 A$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
- a$ s; J; R0 I( {5 N! e6 G6 ~3 X1 w$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
8 x9 M2 E$ v. [: Z$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
1 c. O) x, l5 A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。
% }6 a; a2 {; y  ]# G( J

下载OWASP规则并生成配置文件
4 v5 T: G7 T8 f& ^1 R& Z$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
- Q7 @" G2 E0 K0 _. I编辑crs-setup.conf文件
* \3 ]* q/ }2 k: n8 X

0 Z8 b6 F$ x) l& V8 I) e$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
: t8 |% @# s3 W! }1 A$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
0 L& M+ ]' N: ]- D  r. i8 Z- h$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
$ p- b" G  Q+ ~# |. E  M$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
: r% }& i, I" }: f% s' J7 m) z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。


& q2 }: K. U! z1 I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。

" \8 ]+ [- ]$ `
" b0 d4 N# r1 q1 M! g! ^$ f9 @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。
3 g0 |6 j9 m: l
. D6 s2 n0 Q1 N2 d4 I% ]1 [
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
8 K2 Y6 w9 w0 O$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
1 X) j. R) k) Y2 J8 ~  @$ v$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
9 W$ \# _5 |6 {/ M7 N' u/ |+ M# q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。
: y  W+ \' Q% Y. K/ R# q- Q
# }+ o: F4 N  Q# q$ g- `4 F) T0 {
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
# X( ~, j. R& j  F  p6 {SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
+ Y" c2 a9 R1 p0 j

1.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。
3 |2 ]$ C3 G+ K: _5 V

2.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。


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。


) ^( F( t7 H* L" ]: C0 r4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

- q1 x% e9 [1 I( k
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。


8 H9 I& A- U" X8 F+ P3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
. Y9 K- ~3 f1 P6 K9 }$ Y/ a! }# 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
. }/ Y( W: a5 S5 F) I, H$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
' H9 d1 Y4 }/ i' z; r

[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。
% m8 L2 p5 @: S  T
* K) i  {. X8 ]! A
% V* v, q5 ~/ A1 x配置Nginx支持Modsecurity
, l1 x$ Z* b0 M4 K3 N/ }" k启用Modsecurity
, U, ^$ S( z3 K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：
' I( ?& d; S- L; e! a$ P) S7 Y
% ^) `+ ?$ Z0 J% Z
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

0 s4 G* Q% A9 O9 f8 i) ?
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
* F* s2 Q' S* x, ^7 {* ?+ `" @

/ V3 R" i. M& Iserver {
  listen       80;
. d5 E) \- J1 j! B% H! m  ~  server_name  example.com;
' J$ Q9 Y, P/ H
) I8 I  b# Y. u9 R6 Q# w
) K5 I7 e$ C" v& e/ h& @  location / {
" {' @. A9 U8 _* p    ModSecurityEnabled on;
% d, ~+ y& |5 ^8 ]1 L% G& z    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
使用动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：


& Q4 R( o5 U. V( M- A( bmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
, F1 s3 C" H! s0 s/ I修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

; V; C6 f8 S. u
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


" a" t5 v* c8 M* P, qserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
) {+ V1 h  @3 \# L1 p  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
* \- t$ }+ U; a: ^  e6 \1 \

0 F& o+ E  t& }( q. S+ v% w" D  location / {

. \1 c! C6 v# A1 H2 @
  modsecurity on;
5 r1 A4 n7 {! W1 A* B; \+ X  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
; ^5 \5 R& V  n' `, B1 Y; c* F  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
6 N; p# C; T1 w: a- l) I验证Nginx配置文件
. g8 L/ M' T( o  B$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
7 @! _( m: @  j$ B; }" F3 nnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
* A; W; H) Y7 n0 j& Q1 [nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
  E* x+ p) m# o6 g7 z, H4 `启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

4 `& W4 w3 J6 k& u+ ?, O- x9 h

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。

$ \( ~" D& p2 p6 X1 d