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。
/ a6 {# g/ y5 }: e" p

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
1 n( z  j9 k" {2 A# A- a% N* m

/ w1 H3 `1 f- p- }# M, g什么是ModSecurity
/ }% |; O7 N0 k$ JModSecurity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。

( T1 w& K' L4 w3 L9 C% s
& ]. G: i: k' Q! a: a) o; L% LModSecurity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。


; H3 E  D# W; U! G. }1 \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。
3 S0 d# l% W- p% |, P3 D: x

官网： https://www.modsecurity.org/
# c5 R3 q  F1 F$ [7 O" u

什么是OWASP CRS
5 n# ?9 e$ M& H5 QOWASP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。
1 m! x& k+ e. l, Y8 }( f7 J

; d9 g2 h' _: @6 Q$ p* k# K) YModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

( J- a7 \6 \7 t0 j! U
# R$ W3 x5 i* w) @+ G7 CHTTP Protection(HTTP防御)
& D5 F6 D) P- X0 K8 {% IHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

. T$ a9 H! u5 J3 x" s5 a, y3 g6 s
7 v3 |, G1 e: d: FReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
% Y- I+ l0 q! g/ d利用第三方IP名单。


* m9 \0 g# ]) t/ THTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
1 }; s* i; M" y防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
# |6 I. D5 Z0 J- ~- {  s

6 n' }) g# L* h6 l& v- xCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
8 x: c5 Z* @: M, r检测常见的Web应用程序的安全攻击。


Automation Detection(自动化检测)
检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
% N* n. Z" D4 X

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。

& _; d4 R$ Q# W6 Y2 x
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
' E4 t! y" X/ R检测访问木马。

, }. x1 {, i  n8 o3 _
4 u$ K6 m& O( 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。


& u! x" O4 W" g  L+ n% |1 n6 J" ?+ A8 UError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


  J* c  t) |6 E6 g安装ModSecurity
软件基础环境准备
2 q2 ?8 J3 A7 g1 v5 f/ o下载对应软件包
$ 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
' n" I2 d0 N6 O+ ?4 |安装Nginx和ModSecurity依赖包
# S, s" g5 f" @7 XCentos/RHEL

3 K3 h- t9 Z5 ]
4 `: a! _+ a5 \9 n. a& ^) {$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
& |  x' J& g  w  EUbuntu/Debian

1 P. \4 I. j% y# G0 l
" m# W8 l; I5 A# C/ g+ G" f  W$ 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。
1 F- D3 a) B- z8 f# R4 V5 }
# u3 ~1 f! V2 G& u% O6 _
) N1 H5 M. o0 P+ L5 J5 I方法一：编译为Nginx静态模块

/ h% _8 Z$ W" S
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
% p+ j. D2 `# I6 m$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
9 F3 V! }2 @4 ^& F$ u- M! X$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
# G  R/ m7 y* P2 Y+ L" D0 [" ^1 c$ make
- ?6 d- w4 L9 L编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
; R1 w. I  }% s5 `6 E8 \) c$ ./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
, B% n# U. i8 u. p
) W  W: C0 ?3 E2 f! w
5 }& D. b# {. P+ |% J& v编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
7 Y  k! [, v5 J; S) T7 d. f$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
4 ?( |; f$ G  F: l$ z$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
9 {/ S! }, @( h+ k1 w& n9 E+ l$ git submodule update
$ ./configure
2 C# ]% W9 r/ u) w$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
( f3 _: M2 o0 j) [/ H2 W& @' `
2 L6 h. P4 b6 L% j& W
9 w0 i7 v0 L7 w7 z( ^% e8 K$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
4 C; X6 T) u% I6 W( x编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
. L- ^9 p9 G7 Y) T2 W+ ]

: N5 t$ m* W9 D$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ }3 ?: h3 d: w* O$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
7 P' a4 I) h! O9 J$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
0 W( {/ x3 w6 c- ]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。


4 h+ N4 G7 _  t6 ~5 F$ b5 G, B下载OWASP规则并生成配置文件
$ 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
3 v6 ^5 D) T  x  H+ ?8 \3 X. B8 R) a配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
- o5 q) X& Q( A" |% n% b* H; L
7 z' S5 e& X4 [; |' \/ z0 w; k
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
5 f+ j5 M: Z: f6 C$ q. E7 Q$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
2 e! A4 i1 U8 F. C# p$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
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。
; X# e' k/ Y: T4 s% x2 E9 I8 {

启用ModSecurity模块和CRS规则
9 b9 K( M1 z6 H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。


: m2 G% `; {% k4 k& cmodsecurity.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。
1 `9 U3 Q. j% X. A4 c4 z" {- Q/ e# H

  g$ G. s9 R' k4 S$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
6 i2 D( N( o7 R/ {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。
0 F5 w, {! j/ a& V

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
4 x- D+ F3 I: Y$ t
" S+ g1 z% C+ ~, m! ]. t. L1 f
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 i$ m5 ^* A/ Q) h/ s
9 A- l& ^$ h2 y+ w
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。
) j( u; k+ V: Q* |

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。
3 r7 i2 c5 \: X8 M( d) {8 |
( j; b2 ^) ^5 E
4 ^: d6 ]; t  ?) m4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

1 k; o/ \7 a2 o3 h: x% I2 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。
8 w. s% M; Q% v# y5 Y2 o

; B; e. }' u" h3 F) r# G3.x版本CRS
2 r9 R) v5 H# Z' Q1 ?$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
- |$ b$ N6 w0 k) r! @' p$ 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
$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
" g$ l; ]3 y9 [, F. ]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。
) u  {1 U7 e( q8 [- V* O4 ?) }
, \, y9 E8 ^/ `1 N& u
" c7 n$ W4 o, h, F$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

7 L8 C% o& G& F  k7 p2 y* a

[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。
) {& z! T8 m5 Y. V; Q9 F' |

" b8 W- }- r. K* k: V1 \7 J配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
; o$ t- o  _/ d' ?2 t使用静态模块加载的配置方法
* m; I2 q. y# t% ?在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


! T$ J( a0 p, {. T+ }/ EModSecurityEnabled on;
1 b0 W; {8 D7 x6 b* `$ yModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

# a1 Z& h# P3 x- @# i* W
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen       80;
" a7 Q$ W! G: H6 c, z# L! ^. X0 l  server_name  example.com;


  location / {
  P3 g  y3 c! b    ModSecurityEnabled on;
& r, o9 _) |9 J    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
7 \& }" ~' D! F& B8 d6 t    index  index.html index.htm;
  }
# n/ Y$ ]3 H8 c$ E' v: ?7 Y}
; n2 N% G& ^, b使用动态模块加载的配置方法
0 }+ S# q9 u" Y7 i! r0 H在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

4 T* q; \6 B' t
modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
: }) h  D0 I1 M, j' E3 X1 D8 `修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

5 m: G" l% T3 Y4 P
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
" R- w. X/ M! d* N& L0 ^
, ]! Q1 ?3 J( |
4 k! ?) Y3 y% Eserver {
; G  Q! K, v0 b: _) N, h  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
" o; X' V  ?0 s0 _

  location / {
* E8 H9 f& ^; P" k( V) e
! l" v$ \7 T2 _! V& ^7 i: r/ U/ h
' }1 G1 ]# z3 l8 F  modsecurity on;
1 r" c- V! c, l  ~5 g  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
: f% [& T( b# h! P% m  root   html;
0 J$ C* M1 a( }6 x1 ^  index  index.html index.htm;
}
}
" [8 m" A' g& x0 s' v4 m+ _( ~验证Nginx配置文件
- o+ `1 G- ^. g4 z3 M1 c$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: 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
/ e. `& j* W" R$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2 c  h" n/ a" C" r$ m4 v; E
6 q8 P$ |3 I7 T7 f1 [( v

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。

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