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。
0 B9 j, A( e. D. r/ W4 X

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
9 r# n' N$ K* ?; e- d# h( m
) s9 T# {- X" m1 i7 l
什么是ModSecurity
7 J9 A/ z/ d8 h3 @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。
5 z, C+ [/ G0 h8 J3 c% X. a$ {( p# R
- b8 `  N! I$ z5 |) x; O* Y. E9 G
. g* Q- Y  ?- g+ b: }! aModSecurity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。

+ e1 N3 x) a# f& O% J7 }* t9 ^
6 w$ S1 u7 O: t9 A+ T. O* r3 G% Z官网： https://www.modsecurity.org/

/ k2 M) J/ y3 u8 N# V
什么是OWASP CRS
2 C. a/ k. I5 B) U- S: {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。

) K: q. d" p; Z7 v; X
  H4 }$ U$ y; _3 X6 V; K0 Y2 G, jModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
6 g  q( M# Y: u$ t4 q! L& ^
$ p' a- ]$ w( ?) n& `5 w# Y# o
! _$ F4 R* r# f7 Q: P6 V) YHTTP Protection(HTTP防御)
. k" E9 k$ T7 P8 P  @7 Z- `+ tHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
# G3 D3 `) _( P: n5 H8 a利用第三方IP名单。

7 T- n& i1 z- l* S; M; i
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
6 g6 L" q% A9 b. X防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


1 K$ V/ Y6 h, d6 V. S% HCommon 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。


! L: d& i& J  F7 p4 P# u3 a5 |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。


9 z2 B+ u4 ^9 B% xIntegration 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。

" I; B* }% F6 G0 G
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

! u' Z0 V1 f$ q* K, G
Trojan Protection(木马防护)
3 F( i3 J% T( n检测访问木马。
  w% k+ J1 p, r9 w

5 {4 w% m4 k- @% `2 LIdentification 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。

' w9 r" U8 e) w2 r: |, q
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
1 s$ Q( n0 B& N检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
1 w; S5 a" ], F. K9 v% m% u. ]6 E- N$ cd /root
* e9 \3 d+ ^/ k+ a$ 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
* u1 ^) K1 p5 W2 T: H5 ^3 G  B4 [1 p安装Nginx和ModSecurity依赖包
& S( o0 D6 N* J0 B& B! v  yCentos/RHEL
8 i2 J* U7 q( ~) {
3 O. i) H2 Q: B# o
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
8 U2 i- n& R' w- Z% U4 G

$ 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。


方法一：编译为Nginx静态模块
* Y/ Q# I* Q9 S2 e$ m$ `& U5 G
" a2 ]) ?+ ^. Y% S$ k! `
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
* X$ U& ~9 e: c$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
  C* \2 d; d$ _" v* b0 o: B' ^$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
, }/ ^+ U* }9 r; g  K: K方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
: o& f& H, g' t! F2 }. P

" {& |* ^- m6 t6 A( c; P5 D4 @编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
  P1 G0 E0 A% S0 `" _7 H$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
/ ?4 n. K$ q: H5 d! M9 g: L3 k$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
& W1 v. F# z. ^- Y$ sh build.sh
) o* |+ K9 r2 _4 X; Z+ c$ git submodule init
& h- n9 j& s- f9 q5 T/ N: z7 O$ git submodule update
$ ./configure
$ make
7 Q* D4 _$ c, g2 z; z$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
8 D: w7 R' g- q+ r
* S6 `0 i" S( u) U+ `
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
; G( U" m+ k5 z6 r1 }libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
1 t% d% q+ b& s" {  c& B编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
" B! b7 g# O0 N! R
' f1 _0 k7 x" G5 W( B8 a: U" `
$ cd /root
/ j; V6 V' K1 L; b; q  w2 f) O$ F$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ p; X5 Q2 ^5 \$ Y& ?% {9 ]* d$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
6 a; m. \+ f# ?& p% ?$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
' e) I. P- y6 o& KModSecurity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。
7 X+ z+ L7 U* ?

* _2 N. v" B4 O$ [, k( U, a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/
: J' K" f7 b: I, d, P$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
; T: t" _9 u8 v7 ]. g$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
& N$ l" J* p  \3 V编辑crs-setup.conf文件
5 w# G8 u) u( K% I5 n; ~; l
% i/ ^5 u$ [% }6 p# Y- O5 }
3 m9 {( o; k: O, K0 j/ U3 q$ 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
$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
9 F  r7 F% Z5 V3 Z$ 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。


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。


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。
* O$ c" j/ H* B) A
* ?5 b, k: K) F! ]
" H" O( _* r, w$ A% K7 k' ]; x$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
: Q5 r" D! p6 [! Y; [8 N; u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。

9 p7 q$ x+ T- A3 u& ^- C+ O
0 }$ L  J# V1 R) H3 t: \$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
. y$ T( {% m, r+ r
- H+ s( A4 q! p
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。
# y1 q2 O+ F/ i# |" T: }8 p; z6 r

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。
% M% R. F( d7 ]% t$ l4 B

) h  y! h  t( O. J9 X3 O4 x3.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。
5 Q) d# Y# T: n. Z/ Q

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

* g  y8 V. I: [$ Q* A
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 E" d! k9 j+ @. C3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# `  [. }7 K0 I% j; M* m- G# 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
$ 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。


4 V) [; b% L; A( v0 T$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
! R. |+ s- x# e  d# Q# r' L$ L

[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

; U: D% G# J) b1 ~* h' e/ u2 O
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。


0 @# g3 K9 `3 N& a, X( i% h配置Nginx支持Modsecurity
7 `' Z  Z. V- W' h启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
5 j. `! z/ z$ \0 D  J, _3 R9 L在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
! ]1 y% m5 f' I( ^) D
2 z% X" |  d' F/ q
ModSecurityEnabled on;
9 ^( I5 f% A5 FModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
, w$ P8 ?- J; ^8 M

$ c4 v5 A1 [0 }$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen       80;
0 d! \5 O8 J) U6 y: A) p  server_name  example.com;


1 m/ C$ c, t; E0 C  location / {
    ModSecurityEnabled on;
0 |* E% v7 g, Z3 o* p+ ^$ y    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
* T- o% y$ O! T    root   html;
! m6 \& H* W) ^2 b% u    index  index.html index.htm;
- x4 e: }* x4 S/ x  }
}
7 V3 e9 m  {' J8 e) }" T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：
: `6 _4 k; X. Q6 P) X
' Q3 x- G$ |  b$ W) d+ l5 Z  s/ [
6 A% G& s5 I3 F* X% Pmodsecurity on;
" s4 `( y2 v! S( K) I' z2 \modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

! W! I5 B' d  t, C8 t
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
9 M; U, K% T4 S& M* h
, A/ a; [- p5 C* V. o
$ [& K1 s  V6 ^. @) \) [3 Vserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
, V' h' [* g3 P$ b3 r" S$ r

$ H0 ^: V, ?4 m+ ]# H# c  e  location / {


: m2 q7 \( z- l  o: D. }$ L# I  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
' I8 b; `6 F* _5 Y" E. N3 {2 b}
}
& D( r& j$ _0 i  H验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
# }0 c2 Q, g+ q, M. pnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
7 ~9 p9 }* ^/ H2 A6 A! L9 d  k8 X6 snginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
+ \, K# K. n) R, S$ w5 ]启动Nginx
. G* ?' v  E) n4 y$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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。

8 E" I( E8 i) d- P. q, n  E( Z