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。
6 \: w3 J( Y; ?; n
) ~3 q1 _7 {$ |! G
; K8 n# u: k# C! J在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
5 f% x9 o. Q2 ?, b
- I) Y4 P* P& X
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 f$ d# V* q: r3 x' c

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。

6 n1 I3 c$ g* }0 r4 p( w2 s3 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。


/ H% ^  H9 U( Z9 Q" U) R! Y官网： https://www.modsecurity.org/

% `5 x) |$ [* l" V3 S
什么是OWASP CRS
% ?: i" T% Y' Q/ `; hOWASP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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

' B7 u. S$ {* C$ s3 ?/ u
; \: W6 B: d! S& \5 KHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
6 X+ o, |1 \. ^  c0 u$ D& r. Z利用第三方IP名单。


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。
) k9 e2 z4 Z3 U/ ?9 Q1 H: ?
! f1 Z: n" _2 o8 Z1 y% |2 I
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。


Automation Detection(自动化检测)
' Z" z% U* v7 `; }2 y2 a检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。

/ ?" T" c$ G4 a) V4 ]7 T. ]
2 s& m  r+ I. H; 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。
0 [5 i- ^2 U7 t' T8 A
$ C) E: _2 |8 p
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
. L: R! o! k3 N5 P) i% q信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

. @. [7 c4 ^2 K" Y# T
1 n- z7 I9 |6 q" R+ j2 F/ E; dTrojan Protection(木马防护)
+ v6 N9 o5 M1 P8 [& [# E检测访问木马。


Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
; Y) ]0 P3 H' Q5 O% k检测应用程序的错误配置警报。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
! c+ S+ W9 Q2 W9 d! H9 m0 M! W4 X/ [检测伪装服务器发送错误消息。

5 W9 Y6 f/ I& t  g
6 I) [7 T8 W/ L' p% t4 D% K) i. m, u安装ModSecurity
软件基础环境准备
$ `( i1 x/ n) S* M) P& o下载对应软件包
$ cd /root
7 |) e3 c  \4 ?! [$ 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
2 T; g/ K; \; t2 Y5 C8 ]安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
5 L* w  B& ?: L! F" r4 C; R! |
- e1 R7 f" @9 {0 D, i% E
! |" H$ i' z+ ?, B$ N: C$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
+ U% a$ T! g! S: Z3 tUbuntu/Debian
4 H' c, i0 U7 f; C; e1 L

$ 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
% E$ H3 C3 ]; P, ]9 b( TNginx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。


方法一：编译为Nginx静态模块


+ q5 \. J8 ]& l/ v3 p5 O编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
( r& M3 D0 w& T0 x3 q$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
1 |+ N. N$ I1 j3 I1 F$ make
: Y- X8 l  M2 t0 b' }' O7 ^. s) Z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
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
, X+ p" R5 H$ I* M9 W9 S

& p8 x! H9 h' z4 D+ h编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
0 [' y0 @' G( P6 m$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
( ?+ a/ v( m, g" ]; }$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
) d6 C# T& f( V) F1 Z& ?$ git submodule init
$ git submodule update
- r; Y4 p; Z, F( @$ Y3 o8 V6 k$ ./configure
+ N0 n: J* d) H5 A! e! l- _, B$ make
$ make install
" e9 p3 q, h$ g) T! jLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
4 C- t- f! \4 }* L

1 p) S. g; L) C  ^$ ls /usr/local/modsecurity/lib
8 ~- \' v! x# D: W+ Glibmodsecurity.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 ^& L3 J, S4 ]' U; H, H使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


- u! m5 X& Q) i- H1 j$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
; [  Y& J1 i( z7 ]) q5 O# ]& x9 Z$ cd nginx-1.9.2
6 F, Z+ A6 y8 S$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
1 ]6 F. S' G1 C- n8 h( V$ make
7 p( H$ ^# s: H+ D- k, k' `6 [$ make && make install
添加OWASP规则
; @# h9 K' a% h& k- FModSecurity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。


下载OWASP规则并生成配置文件
& w+ ]9 c, F% r& r9 g$ 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
+ |4 g5 j' R- V$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
8 J, |7 `) l7 A8 {编辑crs-setup.conf文件


$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
: {# A2 z& T2 q2 A0 L9 _$ 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
) O* y# D" S: r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。
1 Q" Z9 ?' F% J  ?. @. {1 `- h
6 {4 _; p: s6 a7 Y
7 K8 R# t; g" @1 ~启用ModSecurity模块和CRS规则
- |7 [' l+ z9 Y0 a8 @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。
, M" k: y. v1 |8 D/ s1 E

' P& V4 Q3 \6 t# M: p# Smodsecurity.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。
' J; |4 E8 T( r/ r1 K# ^

4 ^; u7 S- V) N8 h: r" e1 `$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
: R4 j3 j0 }' U: P6 p6 X$ 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。

! {6 T* A0 b" w6 K  i
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
6 m: Y4 a- p$ g, `0 ], M$ j8 q! {SecRuleEngine On
! v9 r6 d% q" a- \$ ]ModSecurity中几个常用配置说明：

$ p" Y0 H) }$ i6 _/ w
& D4 z' T8 }& B6 v; M& n5 e1.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。
& }2 R) K- E9 s9 ?1 f6 P

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。
: R8 e0 ]) H) ]: Y

4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


. Y' R, w& e# f9 w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。

* v8 b; o# C5 x" P; \. d
3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) J5 I" S/ T$ G& l  b- Z# 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
4 A+ `8 b9 l7 C) x$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
: i" K! J6 t' _$ y$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
' A6 ?  K; \0 B" [" B/ Z% \  H) 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。

' P# G; n0 y3 O0 q. Z7 a* X
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

! c0 B3 D" _8 _( o/ V* z

[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

! ]4 l% {# \4 X8 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。


配置Nginx支持Modsecurity
: ^- T7 K& v" P启用Modsecurity
: {0 d* ~/ f- Q! J2 Y+ ^0 O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：
& Q+ n, ?: V) S; B2 s5 R
0 `/ @; V. V6 f
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
8 K5 y- r8 n! j8 ^9 k" C2 V2 T修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


$ v# u- ~1 F7 l, A! @* S9 S$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

. f' }+ o) r/ A+ f
- H. K- H% R& I- N4 X+ ^server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
/ r1 M8 R3 S0 q& g9 o9 c4 R& {
7 G. a/ g" B8 c
) D8 l! }4 \% e! l0 Q0 z0 b  location / {
5 M; J, Q' t7 q- w; [; F    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
% T: M9 J/ m0 c' o- K. r$ A    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
) S4 y! d- I: Y. o% c}
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：


modsecurity on;
8 p! V- o4 X0 a! p* M. _7 q5 _2 dmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
# h. k& M8 q0 I) N6 Q& e3 |+ Q: f0 W
& d  e  X$ r! g* o+ I
# }! ?( b4 Q( r$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


- \  ~; C" D* gserver {
8 f  ^7 ^, n3 W# u6 Q6 U  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
, `$ {% e5 M1 ]: r1 V& x2 o  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
& u1 A, d$ x: d5 ^0 t2 }
5 V: `! R3 E. j/ v, P' x
  location / {
+ a- @2 A- w5 ^8 H5 w. G; S# }

  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
4 x7 C: t! u# V# R* x" F) I. V: \: anginx: 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
! r5 J8 T# {, R; _9 o1 n$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
$ p  Y; G' K/ j0 ~+ n
/ ^( n6 x  V# W1 O

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。

5 O/ }. o7 ?7 T8 E# F" n