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。
7 ]3 z/ {( U  N# u1 ~, M- |  t

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
* C, n* M0 @- ?* L

' ]/ O7 N6 |, f+ u0 @3 A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。


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。
; l( k" ^& J% h1 L& I  h! }; x
% g4 g" e; E# J' p+ }  a  k
1 M& G5 l1 u% M; }5 eModSecurity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。


官网： https://www.modsecurity.org/
5 w3 Z3 n& o3 k  n' D6 {  i
! l1 Q( ]# _0 @4 _. k# Y; x
什么是OWASP CRS
# y( a9 E" N1 {; d, POWASP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。


2 d$ q: b+ C! \7 ~6 x8 f8 tModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
) ^' `; G* r8 @  ?+ P4 I+ K& a6 X

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
8 ~0 u/ v" m' u
+ y) {9 r" }* f0 G
0 O9 g! I8 N2 D; f1 xReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
, D" R9 d9 W7 S9 G/ `* t" `( Y& f利用第三方IP名单。

, r2 u5 B) o# a& n3 g, _, b
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
! q' g/ h# ?' Z+ h防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

6 n7 x" J) X* l. t8 e! |
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。


: X2 J6 z# y1 n6 f. GAutomation Detection(自动化检测)
, k4 T1 W7 X' [! e& N8 D3 l+ O检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


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。
3 u' E! M1 n6 G! w# b. E

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)
' D! {' p  s0 W  {9 \检测访问木马。
" t/ j! c' P9 K- a+ }

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。


+ e* a  J5 @/ y" s" I1 B5 E6 EError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
  L. A- _/ v# e- d* f+ b2 J检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
0 O: ~8 G: C4 w; I0 g* J& i下载对应软件包
$ cd /root
( X$ V3 Q3 I( y7 O, [( P3 {' m$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
# z+ }4 L5 n' \9 _/ L$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
. \1 w8 R7 A! C9 ]1 H! ?9 O1 D% G. [安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
/ B6 I) u1 T0 z0 E) K4 g
) ^. [1 ]% S9 U3 F# {# S
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
! z# g! W* z# X- r/ ~& IUbuntu/Debian

, }9 t( _9 _! m8 Q7 K& Z/ P
$ 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
/ [  Y" f1 y' k, b+ u% N8 ?编译安装ModSecurity
& _: y& L) u9 F; V% I8 RNginx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。
, n  N9 `7 ?' W$ K
2 B. D8 u  l' a" w8 y' p
- t+ _) t% J/ i  n0 S方法一：编译为Nginx静态模块

0 r6 \# |, [# m, D+ ?) ?- g, c
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
2 K+ S: C: f6 t5 j$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
! Y. N/ o4 G) k/ N; w- {* J$ cd modsecurity-2.9.1/
# p9 k! k$ w' |9 W7 |$ Q$ ./autogen.sh
# l& M3 J$ F5 `% m. x$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
" C, f5 n9 W* Y& a0 d8 J. v7 Q$ make
/ ?6 y- Z* s" z! ~1 Z8 {: Z$ x/ D编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
. v  g1 @7 e4 U7 y- Z9 b( h$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
, {" V2 z% M1 U5 W6 m0 z# o$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

( o- B' a9 @/ `
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
  T9 z' E0 b! f# }$ cd /root
, z1 ?* D  |- z7 ^, M& D4 n2 F$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
* l- s% `/ Q0 a. R$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
& P8 F2 c. ~, Z) \. f$ git submodule init
3 O+ y- _) [0 ~$ git submodule update
" x7 R3 l$ f3 f7 H; G( ~2 m$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


6 I, Z4 O' e+ m- ?" ?2 l+ ^0 n$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
. b( q0 n) o4 G: e% Q% A: M3 u编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
# b6 L( n" l, f/ x& ]  g使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

6 G* o' f) l8 p- ^; y- V4 k- U. P6 F
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
2 E" [' c, z' A& ~4 l% l* X$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
) x% t8 O! j2 p& q9 q' `2 ]- T添加OWASP规则
2 ~$ [4 Q  E+ Q5 V  xModSecurity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。
) H  ~: N6 Y; h" O9 b$ L2 q
$ }: A* [0 O( d. t$ m. E
: M  P6 j) p& a下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
9 g. i! T4 o; u. k$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
- ^7 o8 r$ m! H$ m9 \0 e$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
1 u1 f! G! a# [  w1 Z
0 d% U9 U( {+ r! I1 f
$ 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
/ F- Q( j: l8 j4 }, Z" o' F: M- B$ 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
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。
# D& D6 ^' O3 W3 \! d! ^
) W4 L% c% f: x: N/ y9 f4 u% W
启用ModSecurity模块和CRS规则
4 |$ s7 z6 U4 s1 K' w* [( k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。
, V: C- r9 J1 L$ I) R0 {" }2 ?

' e! D& ?- b9 J3 K5 nmodsecurity.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。


6 Q7 Q- H+ y- J* x& o$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
/ p! B1 t4 N& Y/ A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。
& @: V0 t6 l: r* {5 \
5 i5 S/ J9 s3 {' @9 j0 ^( p3 n3 }$ \
6 j. D1 I- q( d$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
' O% ~# j1 w8 a* Z( OModSecurity中几个常用配置说明：


; @  z& F! }+ ^. r# T3 u' ]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。


( q1 U- H( y( |" `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 e1 k& C7 s1 M9 `+ A0 D; @$ ?
9 D8 G: _& y  Z* u7 B& i# [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。


$ d# S: H# Y5 ~; G$ v# ~4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

( f% i3 C, _& R( c( J3 b" Z4 ]
9 R* u% K/ w( I1 s2 F" o3 g: O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 w0 r4 w2 e2 e; B- ~

3.x版本CRS
9 {9 P( N  y( y' b8 u3 H$ 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
6 _" v$ B7 `" L* l  u' M$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
8 o  R2 L+ e2 r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。

7 p7 C, K: O/ B# [
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

[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

1 \! {8 d0 p% P5 a0 u! S1 @7 W
1 N: s  b) }7 L$ H, G. F2 s# z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。
4 d8 M. @; r2 W( T, e& [* n7 e  P& Y
6 w  F# v+ |  s) w7 k( q* B8 {
2 c0 O% H: e- p* N' y7 a! B6 {配置Nginx支持Modsecurity
+ n7 x8 {( a4 ^2 h' {& v- W$ z4 K启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
* A9 w) u# {$ f+ |' X4 N; F在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


. T7 c% h# s+ S& v- U0 k- BModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
* ?9 `" j; s" I4 t8 Q
3 G- V+ [  f" i4 t
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

3 O+ o$ V$ {3 R
! w- `4 |- g) a/ K( D/ hserver {
, c1 }: q) F; `- U5 q1 a1 d  listen       80;
  server_name  example.com;
$ g% m, _! C, \1 Q+ H! d

# u( e1 f3 S7 Z  J  location / {
    ModSecurityEnabled on;
- T1 D1 ]+ W& K; a+ d- [0 N    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
  e& x, ^3 n. U7 l7 o* ^! {# k    root   html;
$ B1 Y2 p6 l+ \' \9 Y0 N    index  index.html index.htm;
  }
, G* s$ S0 H  }8 \+ |, z) }; E}
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：
  W9 o" d* c) D4 ^( m- @

modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
# |1 |% D9 |/ k  e修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

3 ^. ?- c* r0 j8 |. \' U
5 ^# b4 u$ i) K% d/ }$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

. I/ U* K( {) p/ J. \
server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
8 j% L* D5 H4 e/ ^! t6 B  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {


  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
* o$ w5 J7 J' f3 B2 A/ Y! S& `}
6 G# o" Q: w5 L4 {}
验证Nginx配置文件
# j& H6 R" |8 H  U" L% Z. `. B$ /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
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
% s4 K7 M6 p- F9 G- P4 J* Q
5 _5 V* W! W2 x1 k+ v, K

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。

. e- h, q' ?) H" G