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。
9 f8 y. U/ f7 l8 K& b! B, @! a" N
& z6 n$ e/ M5 c  s
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


! z" Y3 S5 O, }7 o1 ^) i2 ^& {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。

" q$ Y5 ~- R' M1 y+ l$ N
2 `/ H6 N4 W# M7 F+ xModSecurity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。
  I7 i8 f* S6 d+ t: i# T; T1 D

- G: v5 e2 F+ }) @* \& DModSecurity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。


! B5 |( v2 R. p7 w. G) O* Y# m官网： https://www.modsecurity.org/
* D+ ^* n) @, o. y! F

什么是OWASP CRS
) `2 X8 I4 a; l' `# a; D8 ROWASP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 z8 w9 Q+ K( k; k3 \; M( ]ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
! |% Z2 m5 z3 _4 J; F( c/ o$ x
5 l( x% X' y  @8 |' X* w! W) D
; X. Z3 C# x5 N3 }4 }2 [. IHTTP Protection(HTTP防御)
- A+ j3 P1 ?3 V$ e& fHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
+ U  i/ D6 p% W! p" v3 Y9 M
$ D! h5 w1 H! Q
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
/ a% s% O. h8 D# p6 M3 i

HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
" _2 L  z( b7 }& Q5 u防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
/ N' A8 e- |2 s

) X! P2 L1 n# C, o9 eCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
9 {% r! N( y7 P% t检测常见的Web应用程序的安全攻击。


: E$ m/ W+ t! Y: `/ A: tAutomation Detection(自动化检测)
( `+ I3 A/ D" r5 m( ?检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
( I3 Y) i% k& K5 ~# C8 u( f
' n6 J. o7 g& H9 L9 r9 \2 d
; s$ `$ p8 s( q1 RIntegration 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。


$ n+ q! G. _* k/ [, D: F  \9 ETracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
% @$ ?: b$ S1 g2 b& f4 c: X
  |6 ^1 C6 ?4 ~2 o% y, _
Trojan Protection(木马防护)
2 X1 X& d- E/ E! t+ Y检测访问木马。

, ~: \' V! Y! c7 u6 o: t
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。


5 X) r3 r) f, K; {; K1 t$ RError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
) l  z* k1 [( @; v5 \1 T9 A) o检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
& s) {+ o: k  z1 a) B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'
$ 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
8 ?' M6 ]# S! A1 i7 E6 f& nUbuntu/Debian
5 ^; o( [3 H; s0 L

! |. F, v# J* I7 d( T6 u. ]: r$ 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


, |. S0 e8 m6 N8 y% S% }' u/ w编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
2 }5 s3 s0 f' ?5 H& x: P$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
* r5 `% L- Q1 H/ N1 p; W: d( l$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
+ j; X3 Z# A/ ^: a# ^$ make
* u' i* J- Q7 K编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ g7 u- C$ p+ d8 Z$ cd nginx-1.9.2
3 C2 J- u& o3 e& w. c/ C$ ./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* l: j# t# i5 a' ]
+ c  b6 C4 T( M# B4 H
6 J* L4 x9 ~# C  h* h$ ?编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
7 {, ~! U$ h! A8 p* k1 x; \$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ `# w* Y# w0 n* D$ G' ^5 ~7 L$ cd ModSecurity
4 U6 L' w* @% D' _$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
- W; m2 s- C# q0 }' Z* H& [4 N( s$ sh build.sh
# c  D4 x) @2 g) j& @4 D/ ]! m$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
2 [: ?$ B, }3 L5 R5 @: p6 L5 {$ make
: V* H( G' [: F- `5 o9 Y3 h, H4 x$ make install
4 h8 \8 v7 L1 S+ h0 c' N9 fLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
9 F1 N1 y  ?: ]
7 b/ O  U. U* V
: Q3 _; o9 I2 t" z8 o$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
8 `6 o6 G0 H- ?4 V编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
5 t/ L( q; ^/ P* w1 {使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
# E2 i- o: Q: }; S% O

$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
6 K1 Q. n: ^9 k2 T0 Q1 ?' o; ~$ cd nginx-1.9.2
2 M- z/ G# K* h  Z* y* u3 q- i$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
; E: n' R7 f; z: [, B$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
9 V( V; P7 D$ q' V. L. J% LModSecurity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。
/ a9 B% f. i& J5 z, I$ I) @

! i" J: W0 w( F0 D& E下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
5 G6 ^0 V. S/ S$ c; ~$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
9 W- E# c+ j- f  V$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
1 w: R# h3 L  v2 u: Q配置OWASP规则
, o$ W. d7 @# z编辑crs-setup.conf文件


' b- _+ Z. i% x* v$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
+ g* [* f- E2 ~' U$ 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
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。
; n) o9 M9 O$ d+ f) R5 i* K
6 p8 F  S" F" A( P& P& R
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。
$ M  W; P& ?2 D1 O1 ~& V

* Z7 T3 t. Y* |$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
3 Q. u5 k8 T1 Y4 p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。
2 I3 o/ b; ~9 [" C! a2 W
# w+ z  [$ o- D% O# o3 f$ m
1 |3 c8 z, s/ }- h. N7 |$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

1 G! P: ?1 x: _3 c
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。

1 w" f1 {* p2 _9 I+ x. {
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。
! J/ F) M. y. {- Y* z
- R& c: M3 N- Q, {. ?/ Z
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。

% P" l! ^  t5 i6 ^4 U) h
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
% d* f" u; T; F% b+ |! ~

" u. a& I/ f. _/ {5 ]( [0 x' C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。
& A1 d0 c# ]1 Z6 m: ]* t
# S$ @7 V  @% ~" l: M, d  [1 N  W
3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
5 o9 m# U! R9 N: G# 生成例外排除请求的配置文件
% P* f9 [1 H6 j0 Y: t% h$ 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。

' n2 Y# X6 C$ H: `( {
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

: ~: L1 s+ |2 i& Z; x

[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

% T  K- o7 N4 ~! n+ ^7 T/ v: T0 N# n
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。
1 O8 }( S- f& c6 b) P4 G* e

  a0 z9 O" F' Q( c0 L配置Nginx支持Modsecurity
* R  E/ R/ x5 m/ a启用Modsecurity
* ^& u0 o2 F" h2 d5 \9 F2 r: G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：
! K; A7 K/ G7 p, g1 ?  r6 b
# x/ P# g( ]+ y, P" b6 X2 `  Z
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
  A' m* I# m; W. @" b# p: r修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
% K6 `' h8 U$ ]* I3 m3 q

7 m8 F/ w) p0 H4 g; h: b$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
- O* z; O" g& Z! ?

. x+ c+ C8 ]% r0 z7 _1 {: }  |server {
  listen       80;
2 Q5 P- r5 C7 W5 i4 W6 F+ S  P9 @: {  server_name  example.com;


9 I1 Q9 X$ @0 p* l; B9 V  location / {
    ModSecurityEnabled on;
0 E8 n, ^* F% ?    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
; @. w6 U3 [$ m    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
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;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
- |- M, m7 B9 R8 `4 Y  b* D修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
- ?/ o7 ~' D1 o/ K6 F& V
2 b" h% J' ]) Y3 o
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

; Q' @3 s4 A. h+ H
server {
' _; P  `- g  ], E7 k7 D2 M  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
' K6 R4 X/ b/ G; C! b% E( e( I  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
! B8 O: z9 a5 S& x1 l
/ r' ^7 |' G! M& r- ?7 T2 Q
  location / {


  modsecurity on;
* ^. x8 o' h3 ]- j: s* h5 s" {9 V  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
" o: h, B$ b; `  f: R/ i  {  index  index.html index.htm;
. s8 [3 T, ~* p+ F' g, d1 U1 e, c+ G}
}
9 {9 e6 }. g8 U6 }1 L5 d验证Nginx配置文件
. o0 r  s* d' P; H5 C5 i$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
0 I# R7 H$ l' |3 Y; {; Q: B9 Gnginx: 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

( F' T7 ?- U& u0 l  r' A. I" N/ m

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。