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。
2 A/ ~: X4 ?2 v

' ?1 W4 E' E- b  l在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
6 h. _4 Y  E( h! @- {7 i! S0 \

) f, _( \' D( L1 e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。

1 L5 }7 f# K/ J3 H
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。


官网： https://www.modsecurity.org/
1 w) v- q1 a  K9 F2 d$ n; G/ k

什么是OWASP CRS
. Y, h  S! z% UOWASP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 Z5 \0 P  m" {; u2 q
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
/ P/ E, U* ^/ U

; n. r6 m/ ^. m6 ]( E% k: _" v7 YHTTP Protection(HTTP防御)
1 {0 D: I! n3 q+ R8 P7 ~HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
4 V3 `- A! ]0 }  B+ o
0 u0 n1 `3 V- L) ~% z5 x
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
, ?) ^5 z8 I- K9 K7 v( z利用第三方IP名单。

: N! s1 B& P; S: j
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
) c$ h% P1 N6 F1 x& c防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
/ m( r) I  o' H/ z4 O
5 Q! a! s6 i+ s- Y9 ^
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
) Q# s4 K8 M1 Z9 G$ V9 f- K3 |4 r检测常见的Web应用程序的安全攻击。
9 H" \! w6 V- S0 `0 W7 ~/ n
% @3 _/ i- a- a& q4 T' k0 q7 X
) P/ k/ T9 P4 Z3 e, H1 F' d  I: nAutomation 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。

& J; S. D7 q" Q8 x5 U
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。
; s  d) r1 a* H1 q+ }5 g  _0 O
, {; s5 Y2 s8 y' ]4 W6 f2 k6 R
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

+ @$ k  P3 L: s6 z  e
, @$ {4 A9 z- ~Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

  m' C% _7 S6 @- I( R( M: 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。
$ n, D7 I7 ^: S) T

* ^+ B$ X  `. i0 {4 aError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
# O+ w2 v* |! X* A" v7 C

- G. ^* S& V7 [. @& [( w+ n! q1 M安装ModSecurity
3 a; N. r" I: @9 b2 k软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
6 ?- i3 T2 r  A1 x8 g$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
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
Ubuntu/Debian
* b1 h! P% T( q* v9 V3 i8 o$ ~
0 K; P/ p: F! T* J- j/ f
3 g) G% Q1 x. w7 {& |0 j9 ?$ 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
+ `% M% \6 L/ ^% n( b$ e1 U2 d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。
/ M' q: r! s9 ^! a( E$ l" z: c
7 M" d$ y" K3 t( n. r  l
3 K( j$ t2 }  H( R& N( l方法一：编译为Nginx静态模块


0 I/ w8 a* l# ]* V7 I0 X* `" T编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
' j6 @7 C8 L/ J- k$ cd modsecurity-2.9.1/
; l9 L( b/ h9 _0 l4 m. p$ ./autogen.sh
- s& k( ^) E0 k! B6 |  h$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
4 H+ w( p$ N8 `. ]9 t3 Y编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
# e' g, g& }% _* ?$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
. v9 G" I3 i3 f- O& {7 j$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
, p" _4 d- T. A
# |  w8 Q: [0 h8 Q' {" ^
3 A3 m' R  o7 D; |编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
: J- J* y" c7 u8 f$ cd /root
( j" |  l5 M! U6 \6 f4 |$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
* z5 U) @/ |$ v9 t, I1 B1 v$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
. ]9 A/ g. K7 N$ u2 h9 W$ ./configure
$ make
) B& h" [# t' ^1 I7 u9 C$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

4 h  r( x, V: Z
% \2 n9 B1 n1 L5 Q7 r! a$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.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 }" ]- c* n使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
) f$ n7 C6 }  E3 d+ j9 O

/ i/ v4 V0 {! K4 z$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
* }% }: d% E8 u1 s4 w$ cd nginx-1.9.2
3 }  _3 |* S$ h  Y0 |3 d% u$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
! q' a+ R# O4 L! {& }$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
9 l' l! E7 U( |, w1 f9 mModSecurity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。
8 [% y, u% {8 s) ]1 D

7 @% ?! H1 {' p, s' ]1 e下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
2 b' ~) o: `/ z; j) S$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
6 e7 t( K) }) |$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
! |; d9 y% G( D5 r! `  O  }配置OWASP规则
' v6 A# \2 n, x, G/ b编辑crs-setup.conf文件
$ r& A7 H) e/ u; `# }6 e
# u- ^, ~4 A  X1 F( z7 w4 K$ H- ^
$ 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
% V' l$ @0 g& j- Q0 N( I# t" x1 B$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
* l$ F+ |1 x" X5 C' D- E! Q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。
8 L  O6 o0 z" z7 c$ B

启用ModSecurity模块和CRS规则
# ~( f  [) z. D2 K' f7 H8 D3 d/ r1 B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。

  ~* k  e: A4 Q, z" z% M* Q
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。
4 o0 h) Z( x4 R- m
0 d* }) e2 ?9 f, Q' z
) x9 W# D7 n2 W. t7 h- s" W$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
2 h" A7 X: b7 C6 {6 }$ 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。


  E6 ~7 W* v4 b0 {. y& d- i$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
* I  P2 F  G: z" l7 ]. J/ Q7 h" fModSecurity中几个常用配置说明：
4 ^1 Q9 a" e: p, a; a% D* w

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.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。
) E6 J$ H! }0 F$ @
* ]; L! t/ e9 ^( G& g3 P. ~
; t* X$ K* w9 Q" b3.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。
+ T. _* e5 @  n+ }3 }5 ?( }
( n  L4 N$ r2 u8 c
/ x8 G4 Z! Z4 x  ?0 t( C4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
$ Q$ A4 U+ i; V& |, Z
* w" V8 S7 n. Z% ?
4 u: {6 q+ x2 ~% g, U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
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
: h9 ^; q9 U; [- o+ B# 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
6 \  s6 C5 f  m, `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。
1 w3 v2 h, ?. j* C1 ?  R
; N, o; V+ d/ m0 b3 o: }/ ]$ K
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
+ o: a6 L/ u% l# q
0 }% a  `: a1 G: V5 E) P  v3 _& `

[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

# p( I! U+ n4 c* X4 u
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。

$ B& r- u! v5 A! I) R  y
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
# h9 A0 R* a- X% n! g使用静态模块加载的配置方法
. l! ~. t8 R- H3 N- C# U, k在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


+ v6 T  i- L) gModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

6 X. f  [# k. o
7 I6 U' }% C3 |, @0 f& X$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
5 {4 M  F- \* M( `0 g( e5 C
7 Y& g3 K+ ?6 I" X
server {
) G. k: }0 O! g  z$ c, ~6 U  listen       80;
  server_name  example.com;

9 A8 Y0 z8 @' c( h( g6 H+ n& O
7 q9 B. n* Z# u9 T  location / {
( O$ d) {: @1 O- p: T0 T( p    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
: l) V; E8 @9 R" T4 Q# [9 O    index  index.html index.htm;
  e! ?! P; `+ t) t% s$ _% p  }
& X5 Q; r% A# U, g1 Q, H}
3 H+ m5 I( q* w9 ?2 V! l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：
( c3 E- K7 {1 E- d& A  W

9 q" G* r$ b! w, J1 B* K& @modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
9 Q! A$ L! U" R9 j. D修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

8 X) c" T7 q$ Z. G  r
& E2 Y4 F* B- p) B, H8 q$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
/ e- V7 {' B3 X6 e$ {) S1 y
; m" i0 J7 R; j2 ]2 I! |
6 U$ D% n0 [4 ~0 t, `server {
  listen  80;
6 n' A) l( u6 E/ S, U7 }  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
7 y. s! H; ^3 d, c4 d; N/ F

  location / {


7 N/ R7 }: j; P% K  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
  T1 C! w- n2 R# V. u; Y0 x& S}
* E( F) `6 t, w  m$ v* T- u# J, Q6 E验证Nginx配置文件
$ /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
/ H3 |& U+ d0 Z/ d" p! o6 u3 A: V0 }7 }启动Nginx
$ /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。

. n" ^2 R( B2 w5 f