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。


3 X' E1 x0 O+ J9 A% Z- v& b在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
: T. q4 L& u8 s$ ^) U( q
+ `1 d2 r& p" L1 {, w
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。
/ |& p0 B$ V; ^
- ?9 b  q) i* K8 T
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。


3 v) @, d( `6 |  lModSecurity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。
& t! W3 i( d& g  w6 h

  a+ v) q" @5 K* }% u6 b- }& f& @官网： https://www.modsecurity.org/
1 H8 A6 Z4 k# H& C

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。
  d' _/ }9 R* B7 R
; I0 e1 G- I# @5 u1 ]
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
2 O. z  |  n7 A/ P

HTTP Protection(HTTP防御)
4 e" x; h, {5 Q6 ?# {HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
: g) Q% q, F4 t  G
& M" l* k! e/ c3 V
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
( k( v7 [+ J8 U1 T2 A# d8 K利用第三方IP名单。
$ F- i% e, ]+ F0 S

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。

- |: U; z/ V' O2 g" h! ?& E
4 |4 }' N( v6 S9 }' L% m/ }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。
6 k' s' O: V: A/ x  J% z& r

- Y0 A) R6 o+ L- T9 GAutomation 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。

% F! u4 y+ `9 m; e; `0 _
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。

2 ^( B. `4 ?, M/ h  W9 u5 {! k
- v+ u; }8 P8 fTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

! A: e. L3 {% u* a& h6 u% P( q, r
Trojan Protection(木马防护)
6 l# F/ g+ E# P6 j, u* m+ O5 n检测访问木马。
' x! f- f! W7 ]1 W1 W+ r

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。
* B# I/ u8 j2 H5 u6 H# y( Y
- x' v& m' }$ A
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
% u+ A$ Q; w5 V/ a( t( g检测伪装服务器发送错误消息。

6 c7 k. A" M% e2 X( m6 _: J
安装ModSecurity
6 Q7 x. b4 i  z! ]  M! G软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
6 X! m" z8 W. Q2 F& E$ 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
+ l- Z. ^) J$ @- S8 d. y+ D安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL


$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
, j& g6 _0 J4 o0 Y$ ?5 s6 sUbuntu/Debian
! S1 \1 U( U: S

$ 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
( F4 D3 C. j! L& D% h' W" }% D编译安装ModSecurity
4 n' O& q; C4 ~7 m; A( U6 c/ d, yNginx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。
2 r% k+ U$ ?2 r# ~, Y/ p

方法一：编译为Nginx静态模块
" \5 O% e; Q! U2 o1 F
& e$ W4 U( _( T: D" k( c4 l5 N
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
- |2 i2 s, ~% k% w" l$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
3 x  @; U- c9 M6 l1 I编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
/ h3 X/ ~4 L- I2 X5 M* u$ ./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& ?2 s* t. I
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
  K7 s  }8 ]  @7 @7 w$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
0 [* n' E: z9 z! u) P$ cd ModSecurity
; T: K9 c$ w7 u( w# N1 O: Q5 T$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
- A+ V$ J  E. C% `; ^9 C$ sh build.sh
$ git submodule init
: T  K& R0 j- H9 x5 p; s3 y$ git submodule update
$ ./configure
$ make
+ I) m+ m6 T% t% k- X6 X7 {% I4 |- u' l$ make install
, I+ o: j) u7 f4 sLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
2 P. x( K( Z. F6 d- N
$ b7 y$ T) B' y" ^8 t
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
9 ]3 ]/ U+ m1 r3 Olibmodsecurity.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
  ^/ x$ \4 ^3 X( G) ?使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

6 J- q& A5 A* c6 Z, Q8 F$ L$ {
9 C) [- E% y4 y/ V( m# k$ cd /root
( W5 {/ N; ~3 n3 V# Q* o( v) m$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
! ]' c4 {: z0 M5 j$ cd nginx-1.9.2
  T" V' O! K) V7 H! L! t* L. [$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
3 y# G6 c; t7 }* u4 N0 g$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
7 f* `+ d4 T9 H, W) E( R* {+ GModSecurity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 U1 `, t% }* O7 |0 Y
. T- P% T" K; W4 m) D- }
下载OWASP规则并生成配置文件
3 y8 e3 W  H( w* [9 @$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
6 S' s* j) W: V2 H/ [$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
2 S' m. O+ P( O1 W5 `$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
1 A; b) P9 N+ u3 Y编辑crs-setup.conf文件
2 N) v. F# l4 r0 t. w
7 w3 Z6 a/ I  \5 m! D* I$ ^
$ 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
' ]6 a+ B0 O& w- k/ @$ 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
1 j! q( z. w9 P" O# H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。

  L8 P9 }# M7 v- h# C1 a
0 v$ Z' O/ G8 R  h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。


& r8 K. d: U9 ^* Z' E2 bmodsecurity.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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
7 b- g( E( h5 f3 t: }5 `$ 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。
- M* _! l( p4 R# u
+ r: P+ q' {# |
2 t4 l9 p4 q, O9 E) b  l" U$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

5 k! e% p! [% U" v
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。

2 r# V# P. z# n' i7 x# m
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。

/ L: Y6 I4 V, w- {3 N7 F7 h, z: S
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

. |4 g1 Y+ F1 B. Z
! k( i& V; z! b% U) s) x0 X+ Y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。


3.x版本CRS
% i: b* d  e' I) G1 t& z$ t$ 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
$ 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。
! H7 M* Q0 [! m) B

2 M5 m! ?! o3 b$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

1 a! m6 c+ r9 Q; G, `4 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

1 I8 u3 f$ r1 G
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- b: Q0 H" Q  d

2 ~% j/ X( j" r. a配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
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：
( h! [. i; _+ S. x! W
. q/ U3 m' }% K8 ^5 w
' T' ^3 D* E$ W8 sModSecurityEnabled on;
7 p1 }# m  S- S4 V9 n8 W6 @ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
+ B# G( o+ o. j3 K

+ }# h( K) n5 L' T$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
; ]  T! e  g# d+ G6 j7 d+ L, \

server {
- ~5 e$ Y- W( n  listen       80;
  server_name  example.com;

" r  r* w1 P% D* _% y# O
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
& `$ e5 }% A+ {6 [, }% S& S5 o    index  index.html index.htm;
  }
% e) o0 Q% C" f5 f}
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：
% f- L! K# L1 |8 T" e

/ j" ~3 b# D, W' C) Y; R/ Mmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
- j# }! l; R3 e/ z% q9 a  T修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


' e! h: E3 f& L: ~' `+ O$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
8 |8 ~: X* g5 p& f; P
0 G1 @" B) ^/ Y. X1 k
% U- J+ `$ s& i  i. `# M$ Jserver {
  listen  80;
2 Z1 h- o$ V5 n3 Q% l  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


- t, w% W4 \% n# D- Z& z" L- {  location / {


, E1 W2 b: a% _& e  modsecurity on;
) M. q. G% ^- S  C8 x0 t# Y! X- s0 X  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
- C+ O, f9 \5 ~0 @  root   html;
+ O' B1 k. _. J2 ?9 K  M5 l; r" V% i  index  index.html index.htm;
/ I! V, K! V( s$ h) s}
6 J, Y/ Q$ Q6 A}
验证Nginx配置文件
) `9 e5 z- t; a; [2 O  T$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
* |8 ], \) @: ?* P3 g9 ~. T* rnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
9 d. L# E5 z" d$ N! F( h$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
  ?) p& O8 ]# Y7 {& D9 O5 S- D
: i5 m; H! _6 o' P. |6 s

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。

. t! b: a" J( I" x; g1 J