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。
7 E% \1 D/ g. F

3 z- m3 l4 q8 p$ ~) X; P* u* B在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

0 \3 g) y( g4 y
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。
. R$ `  f: H% Z3 {$ J+ L
& |9 ?- W& j4 t+ @
" E8 _5 T8 T6 z0 G* @9 u4 pModSecurity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。
' H' ^5 G% t# G- a8 b% M" W
1 ]/ p  l* V0 [  G: c, j0 }
: T2 F$ [/ r' z' j. g. }7 N1 G# XModSecurity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/


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。
1 G9 O6 N! K- P- E! _
& O" Y* L" ]0 J; ?: m  d
4 e4 }! O" \; I  ^) w3 zModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
2 C9 M' s1 m5 n- {# x9 O- p; \
0 o) o+ I( S. w2 q7 v0 R% \
HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


- {0 \& e) d- M- |& IReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
, U0 l7 U7 {- t" E# c利用第三方IP名单。
# g5 y7 K* O8 _
0 @' c/ e( Q& B: ?
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
0 a/ p$ r# o; N  \9 Y防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
& d7 |% D1 V3 ?/ h) g7 |- B
, F0 Q% O4 K# I; H7 U
7 w- y/ U" E. ZCommon 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。
# r. W; B' b1 u! b% t9 F0 c' x

Automation Detection(自动化检测)
1 T2 U9 c* p+ q2 U  @7 N: S8 i检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


  c! m! k8 Q( m5 kIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
6 a" y1 S( r2 M$ }* g3 M7 g7 c# @检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
2 }* Z2 r" t" J
, Y" r, [7 D3 r, Y1 H+ P( q) G) A
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
$ J/ N2 i3 O9 D" M信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

0 p* y/ f( U" A" g5 |
Trojan Protection(木马防护)
! T* ^0 \2 w; q; A  s检测访问木马。

4 P2 m. p2 w/ T9 ~3 X. j
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
2 }2 ^, [$ N/ N) I4 V: d. |检测应用程序的错误配置警报。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
6 r- v& s* F' R. P. B) U* u; E3 X检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
! W% y9 H6 p" O0 C( Q软件基础环境准备
% W7 |( l; }4 p& v) Y/ O下载对应软件包
$ cd /root
: }. s7 `6 g: x( U0 g$ 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
: X1 G$ N- b0 ]7 K8 bCentos/RHEL
- ?& t+ m1 `) K. M! z
. ]' b' Z) W. H4 f
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
  R$ o: Z1 r  ~8 G" E, O8 D2 e' |Ubuntu/Debian
3 H( H# F! n/ c9 B( M  R: [; \

" t) s! P7 Q6 \5 V% p0 |. 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
7 H$ n' M- V) Y! p. g- ^: B. H编译安装ModSecurity
! {5 J/ r" b7 `" D* K- ?4 sNginx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。
  Q/ U: Z8 q& W1 C4 X0 }
2 \+ S2 j* P* z9 {; z4 q; |6 S6 @
6 J4 B) \  P  i8 a方法一：编译为Nginx静态模块

& I7 b- {+ Q) y4 U; \' w+ J
. {* m; @$ K/ x编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
% e  Z1 O, s. x9 }% e$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
* q6 Q) G4 d' U+ i, H, s7 T; W$ 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
+ T0 Y4 u( O. @. t: H$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
# E+ X7 o: Q  v' @% A$ make && make install
1 j1 U- k% z+ a7 X+ u( u+ d. Y  P1 H方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
- h! a: {! _9 |7 |

; w3 F. q/ ^0 p编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
  p& I  y. {9 u$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
/ [; ?3 G  C7 R0 G+ I& s$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
7 A2 _/ Y: N( f2 w8 }9 H  d# n$ git submodule init
$ git submodule update
: n5 v  @9 _$ Y( b1 Q# P' R$ ./configure
$ make
+ M! y: I* O4 s5 S) m$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
3 |% b; j  ~2 `% g- z5 C6 m4 H
8 h- ]! G. v+ ^& Q
0 z2 ~2 a; {3 Z5 `  L$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
( F) B/ M% t+ o- D3 G" G8 I: s+ N' C编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

' V+ M& p# O# [2 F9 y/ `/ f/ W
: H2 j3 ?0 M) K+ G* g; Y$ cd /root
% l. r# E; q+ Y* h+ O$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
5 ?9 v: H5 i, b6 W: I: j$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
% i" v, s9 K' |+ D. q& ^  N0 q9 l$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
% k, d. v. x% e0 H- V添加OWASP规则
7 q8 e% X1 y$ Z8 C. B0 JModSecurity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
( J3 n) f+ i# p$ t& Y$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
* ], t! F/ ?% L1 S6 u$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
' e; ?8 l4 W+ L) }! s) S+ e9 K$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
  \2 t! W- a% W/ c* W7 E+ M配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

) t7 {* [& J: y3 d
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
' c) T' L2 K6 W) |* f: h8 k' ^$ 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
, K' `$ I3 B& X; y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。
+ H/ X) a+ G, B

/ @/ l& @" H8 _* Z5 e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。


* ^2 c9 q- u* ?, G9 T3 J# l* Wmodsecurity.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+ H; |. t, n# H, B
$ i' d% `) D" n6 T% L$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
/ c+ f' \" m; |2 V/ Z  e- @$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
$ e7 s5 m9 ?; M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。
! c+ D& M' `) p

5 t9 U3 y- v7 t$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
+ L, k) ?1 e1 h5 A
8 S$ J2 e9 q9 U5 |
. J) k6 Y1 T4 N/ d. [% {8 |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。

* H7 w+ a9 I! }3 i3 b. x( Q
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。

/ N% q, L% Z! M# p/ t# V" a
/ S, C% E0 F- j& O' H3.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。
/ l0 g; F1 F( a: O% Q

( s& H3 T3 ^& b7 m7 x4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


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。
) ^' H, t+ }( [9 R: i" d
" j6 z) I+ i" F6 N* m7 c
$ f- e; p0 Z) [- \2 t' X3.x版本CRS
- I+ U+ Q1 j7 H2 w* ?$ 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
- |9 v6 e! p3 Z! `$ 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。

5 h+ A1 c3 j7 M7 r
% F3 d. k7 z( A) e& [' ?$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

/ ^" j4 i: v6 O1 W5 c0 F

[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

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。
6 `1 t+ d* m# a/ y

4 W' L# @8 v- D1 U) y+ X6 T: ~配置Nginx支持Modsecurity
! b& B& N+ i8 e$ u, r启用Modsecurity
7 v) [' `. R" @7 |+ ?; A4 z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：


ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
, U1 t0 B2 f' U& g修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
/ C$ ~: v# b+ ]$ z

' }5 w2 U2 Q$ L$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


' G( e6 g- e* vserver {
! _2 R+ A  d" C4 C& o  listen       80;
  server_name  example.com;
* y" k0 i$ s8 l/ A  d
$ Q4 T" F# _  s2 c' }0 k
0 C, k5 w0 z9 |7 F/ ~( p& G  location / {
    ModSecurityEnabled on;
0 [7 Y1 q- K/ Z' }. P# _; l    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
: \5 S  c, D% K/ r, v! u' W  }
& |7 Q) N1 S  @/ B# G}
% F3 n0 N1 F5 A9 b使用动态模块加载的配置方法
: J" V+ g# ~7 E/ @9 D5 |9 b1 g/ {在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

7 w2 j( s. |& K$ r: p
) `2 x! `) K! b: {3 J# E! ]modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
# ~% i; b9 e' d修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

* G3 s1 c/ K! @7 U& Z
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
" y7 s9 I( u5 r* x$ P9 E9 a2 @4 Z  X
! z/ J# G" C0 Q7 ^) }
. ]& e( r* h* G4 S. d1 a3 Kserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
6 Y; c' n8 l- a+ Q, S
$ r( y# ?) T3 E9 G
  location / {
/ t& u+ f& f8 @+ U" N0 x
0 {8 K: d1 Y" f; v8 g
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
6 d" \+ |5 w: g2 B8 j) \- Y  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
, z# S' {  h' ~* Q7 Q验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
$ g; U6 h- P' @1 [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
& k5 X7 x; W' G! \启动Nginx
6 E+ J2 p5 |$ x$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

5 y$ D0 b! z' R' A9 O$ t

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。

) I; z5 }% ~) C