利用ModSecurity在Nginx上构建WAF

admin

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。


9 [# n, H3 R; [# t在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


什么是ModSecurity
1 c9 F8 Z$ I9 O& pModSecurity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。
7 _0 ^/ g2 i3 s+ R# \. X3 q+ n. Z
3 q7 O9 h* A/ |
) }4 E8 N8 o9 @: B6 O. f4 {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。
' B! |& ^. H2 s$ {3 P
( h0 ]4 I  J2 U$ @# M/ r" B
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。

5 u' t1 J: s$ i
& B- E0 b" h6 G; @. V0 t官网： https://www.modsecurity.org/
& ?! j* ]1 s( ~  u

& V# \  r2 M3 {" e) q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。
& p; p# p# h6 |1 X8 S7 k  W9 K
4 @  L3 ?/ B% p/ q) i5 O8 V  i" _8 a, f. T
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
4 i; K4 Y# u4 E7 M/ Z5 a6 y. J/ N
  c; f& f  }0 A# D
1 b$ c  z: p( Z1 JHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
) d! L# @+ j: o" K& P1 f; u$ M, |: D" j
/ c: _! H1 N1 u( ?. U
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
) X  K$ t" Q6 u3 ~' p7 c4 _7 B利用第三方IP名单。
3 t$ O  e# z, P

! b5 E2 ?' z- f  L. g; _$ g1 C& r( e: pHTTP 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。
+ W) k0 Y1 L6 h8 U
8 g5 L; w  z) V' A# Q
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
检测常见的Web应用程序的安全攻击。

* ]0 ~* I5 @& F& v0 _1 I  [
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。
& ?( P* ~9 _8 m* ~7 k/ Z

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。
9 W' h  J* [2 m* W, u+ G3 ^# ?
, h; A- m2 `# C9 u+ H' g3 y
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
* l* Q; G/ J5 z- r  C% y信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

) ^7 Y; f& K: V& v  m. s
3 S% Q7 B) P0 t  z+ f; @0 z1 l3 bTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
7 \3 A0 T8 u! }( `1 l  `1 x% }+ `
. r1 f0 N) t0 J
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。
. o* F1 |2 Z9 k/ b) w2 \; q4 w
/ q3 \) o* k' t) t5 S0 R4 h6 c
$ M6 h5 _- @) CError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
/ S& n5 o' F% n$ }. [4 f
- @3 O7 p+ E4 a. F, O4 g
2 k  u( i5 V+ B+ @+ _( p& s7 N6 `安装ModSecurity
& S" B( s* H, V* c- S8 V- D软件基础环境准备
下载对应软件包
* l" c  f! }3 L0 K$ j; d: m8 L. u/ y9 p. x$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
/ }* S/ z& _2 E! T2 B& w3 D$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
- C( k( H* V* K安装Nginx和ModSecurity依赖包
$ a8 y% G9 d7 {. \9 O% CCentos/RHEL

9 q0 W$ m" _; p5 y  N: \/ Q
2 i5 u2 K% ?6 I# g2 x$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


$ 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
8 b6 E# ?: X9 @( u5 d2 K5 u编译安装ModSecurity
0 U* N7 C6 }. N* GNginx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。


% D- W: s9 {9 ^5 w方法一：编译为Nginx静态模块
9 n8 ?8 Z8 E* E& h% ?

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
. D+ f9 `% ]# h. i' U$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
1 e5 A1 }+ L* P! E$ cd modsecurity-2.9.1/
% X: W7 U7 _! \+ p: B- H( m$ ./autogen.sh
; ~2 J* k% l1 C4 L$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
: m; e$ z$ R- \- S- e+ c4 R' I$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
) r6 z+ m- E0 B* t& L: U2 t- _$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
1 b+ r4 |) \! j/ o% ]. _$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
, v6 c0 {! j% z' H+ M. ^3 _3 t3 C$ make && make install
# b" T0 u$ N) G7 k+ v0 A+ ~方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
$ J' H! J( [3 z, Y+ H
1 V5 |- K) L5 Y0 O: \
2 D  \$ t4 z, D" t8 K2 Z. h, T编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
1 I7 N) T, [' m& ~% G. p6 C7 t$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
- O/ ?0 Y7 s: Y& j/ c7 `$ git submodule update
$ ./configure
$ make
3 O* k  R# ~0 [( z. {2 P3 _/ u. S$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


% S! g7 I. o6 r9 l; z6 N$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
( _- c  l* [4 P4 C编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

! l4 @4 e2 y# Y$ x" z: H: M
9 c) t  l8 U% d: z# ?; \) m$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
% q+ \' u& O2 M% ?* w$ {$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
- s" X, m0 h! o. M% u% n$ make
+ D' r: ]1 e$ ]5 Z! `* N+ T# @  d$ make && make install
添加OWASP规则
1 V. h& @/ P9 `- `' X% ZModSecurity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。


# c7 E( c. s  e$ r) ]8 J下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
- Y3 q! k' V! t+ K+ A$ 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
1 y; \. M: k4 I! K4 I配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
, M/ L' m+ b0 o7 K0 f
* P% }% N6 `4 ~5 b$ l" ~: w+ l
5 A( a' J# L, k8 \, X, H$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
2 n1 z) U5 Z4 `6 j) c4 i5 Q) o$ 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
$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
! c* E& r: _" K$ O$ d8 w. v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。

! F$ H" D# {- f. U. @8 N
  q, t/ g8 ^, ^启用ModSecurity模块和CRS规则
" V* U+ B7 L) v* q# V+ [2 V/ D; t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。


! Z% L- t1 O  R' [4 [, y3 |' t( A( Qmodsecurity.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。
, N! {  x$ k0 D8 ^$ y- t
0 m! a/ R1 i5 _2 \/ _1 a
2 E0 H6 u+ p. z  o0 H$ @7 S$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
+ s9 J# t0 g$ @" M$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
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。
' H2 f9 a7 J8 h' N' f3 T$ v5 @

% L6 f3 u1 l" X+ a, s" u' b9 |$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
* P) I) Y' g6 H, g( ^$ I, iModSecurity中几个常用配置说明：

3 h3 j$ j/ m1 i4 I
6 ^  h8 E: o; x1.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 k# f; j3 ^  H( P& b% h1 }6 M2.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。


& Q" z; [# P) ^- b* W3.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 P8 A: o) m4 }8 p

) Q, C& \& Y# V8 l9 i; M4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


7 K4 B% D5 O* e1 b+ C  a( B# o. ^! Q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。
9 p2 B# t$ O6 F9 F5 ~
# B/ N6 Y) M. [1 u+ c* U
) Q3 @# l+ \) Z/ _7 T' F3.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
2 ~5 k; n( t" o7 A/ ~$ 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
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。
) D/ o: z! d. x; {

. h  ^! V3 m% n$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
5 N) r5 a" I( `( U" I+ X4 @0 v7 n- g( p
$ c$ X. h$ j8 A# w9 n5 u$ Z$ l  e

[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

. G0 y8 Y- ]. H
1 B: [1 |* y4 o. o5 d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。
+ G0 H5 C2 T: [- m: q3 G5 a" O$ |
3 G/ Z0 k( O- P' K7 _
配置Nginx支持Modsecurity
. I2 t4 @( |/ l" D" i启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
$ _) W0 H$ |# K9 m2 ~在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
5 d! l3 {0 J3 D
0 v+ E0 x6 h3 p- R& A2 n$ n4 X' @
ModSecurityEnabled on;
3 i3 H& y. z: e. b1 mModSecurityConfig modsec_includes.conf;
; t& m; C9 d9 P) o( K4 ?修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

1 G. h& l/ |' C( L" W
/ p& T" J5 }. t$ k) a$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ h' o8 X# f: C9 W& H, N

server {
  q/ Z, j, a- A( y  listen       80;
  server_name  example.com;
! @8 n; v- U5 P" O, p

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
. J7 S% a- g( A* Q: `  z" j" w    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
+ y! q5 |$ z! }' b) r4 \' M2 Z# V6 t( U    index  index.html index.htm;
  }
}
; g+ k% Q& C2 b使用动态模块加载的配置方法
# X: n2 ]7 e  y) E# u$ f在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
; Q( U' t' s4 @- r" _! i  e
7 i! S, [" q  Q+ H% H9 S# D
& n( s- S6 c5 S# H6 Jmodsecurity on;
" {+ ]' r; k9 U9 @: imodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

/ ^, Y8 V9 @6 ?/ `. o4 b9 R& K
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ O; ?/ t1 s& {

9 O% b0 f) L! `  o( a0 Lserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


4 Q) @3 ]& P6 E# g- U7 S  location / {
9 h4 d3 I+ d/ c2 F
3 u/ t8 q2 ~1 y, L
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
+ M! `# N4 E9 ?- i* w6 m  root   html;
  r: v) f7 G* z: d/ l0 l, b  index  index.html index.htm;
}
! t* G9 H" h& z}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
/ S1 @& C0 P: \6 }) Lnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
3 r" ?% T5 P- a6 M# S, y! K+ Bnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
& ^! T- z, M3 a+ D& x' U( C6 ^- W. u启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

6 u* t0 g6 P/ H* t, {

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。