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 L8 q9 |" l" ]

4 N( L- U3 A5 b0 D5 c在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
1 |  W9 k9 t1 E
5 r* h. O6 x9 ~$ i4 t
什么是ModSecurity
/ r* g+ s4 x. @  Y: xModSecurity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。
3 Q; R3 v/ ]5 x- b- h* p
8 q8 U( Q; K2 |
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。

* E* {1 p) S: V3 b' P3 B
* `8 a$ v) x" p  G# v# g2 F( J  wModSecurity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/
. j) y6 V. V& A% D' _

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。

: b1 g2 S7 s( q
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
$ I( M1 r( _1 X2 L  C; O
& l1 {0 y& ~2 U0 J7 a
% h. L+ @# O' w5 }/ A0 XHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
9 s9 }. Z4 _8 t* M4 m' h6 i
* F, R" R- T- c; a- x$ V! D1 |
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
! c: X8 F+ x$ |# B; ^2 g1 c. U利用第三方IP名单。

4 ]# A$ H" A7 M
" q  h. n& R5 U* K: UHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
+ l5 s6 `' {* Q+ ]/ K防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


& o$ z) X0 q- C: T* C% w) kCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
8 ]" B: S4 i( X# I检测常见的Web应用程序的安全攻击。


Automation Detection(自动化检测)
, E! e- \' {  D" T检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
! x$ ]7 U% _! o1 x( h
6 v( s' c( v6 X, T
! A8 p$ r' {: p" [* D. `1 e$ gIntegration 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。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
; K2 V/ q3 a. l4 x) g2 ^( G! z) }信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
2 X- \* W' ?9 q+ T0 Y. y

% v, S- g" B* G; ]) l/ J1 RTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
7 ^' @  c& c. e
/ Y3 D, |& ~  r7 W: I: [
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
0 ?: u* q* q0 I: d" w; j检测应用程序的错误配置警报。


7 k8 @. G& t' lError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
5 ?3 w( N* C( O  ?% h4 v, }检测伪装服务器发送错误消息。
3 n' a1 W$ F5 {) ^
4 y4 m- u( Y' G( M% ^! F, P
5 `3 \5 ~7 ?& c8 ~- C, A3 C安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
$ _! J6 ~- J7 I: Y" M5 Y$ 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
: t, |! K0 P! m7 }) @  N- _

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


% D, a1 }& {, Z1 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
7 w  @5 o2 x' _* ]! w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。

2 `% b- W% y4 f* X- J9 P/ {
方法一：编译为Nginx静态模块


. Q/ {4 E+ W6 `# n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  D" R) r. e+ F$ O$ ./autogen.sh
8 M) [( |/ M2 i. H5 l- Y' A2 o$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
1 k- m  Q4 w6 S% F$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
2 m4 A: K" u# t' K5 R8 L. V方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


; Z; p. P1 ]: m* p编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
( F9 O! m7 @, @4 B- f/ l) k$ cd /root
( m) n  M3 e/ o# O$ o$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
6 I: j. U' N! U( H- n+ U$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
3 d! P6 E8 \; N, \/ p$ sh build.sh
$ git submodule init
  m: a' l4 J8 i$ C# Q6 j% T$ git submodule update
' t: B" y* q, F" h1 h: \, N$ ./configure
/ d1 L$ i0 M; _2 W. s$ make
% a3 q+ W  \; P, C$ U- e6 ?, O$ make install
% T2 o& `( f; \+ J0 _LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
' S$ g% M# O3 l2 _/ X$ V; M
* J& C4 G: g9 h% R, o7 O
) `% e6 v2 y7 p7 X- g! M5 ~9 s$ 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
6 z4 E4 L7 d% C6 w, L) B使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
; H" b8 X0 W2 t
- w) o' P! i% ]; G0 {7 F  R# J" C
% F' g4 v. J$ S4 Y) V$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
8 c3 E( P( u# X* u/ G" m1 v# D$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
, e5 {, J# q: O添加OWASP规则
ModSecurity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
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
4 X6 x# ]# J* \5 e. k7 }" L- [$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
' G# [3 a1 H# B' Y& w0 Z* q- X8 S$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
6 j  z- _$ V: Z* {$ L编辑crs-setup.conf文件
$ t1 a4 f0 L" Q2 |; C0 N# |

$ 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
+ g' w. v$ v" u' d3 C$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
2 G9 q: h! Y- Z# M" _$ 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。
5 `% S8 c7 o. \; b

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。
* c9 d% H" q2 S' Z: U6 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。
& b  J' F( S( q1 D( i% ?; e

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
1 J5 _4 \; ]( E$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
9 M1 O6 H$ v6 k% f! _. |: u$ 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。
7 W2 }7 R( y  A0 g: C
" i: P1 ]/ m& }: i& t2 \: w
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
- ^4 ?. e( a' iSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
+ t( k* J% m7 |1 J" E  u. A

9 L+ Q4 }3 f2 V, {) [# `# t. K1.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。

- o2 M6 Q$ a' u
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。

; e% U6 f( j( A3 ]
* |# M9 S9 Z" b# \0 u3.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。
% A; ~* k+ S$ V4 P, g" j2 J, Z4 E" ^

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

: n3 i6 F4 f& Q% o0 B+ F
! \+ r3 x7 _7 T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
3 b8 e- @. G* g7 R% t9 K( C$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
& ]+ {4 A& d- H- d! n" F$ 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
9 S) U# k: S. _" W- C. L$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
+ r8 ^# ~* H$ p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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
5 @" w# S/ C; O9 Y2 S  ]; @4 P

[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。
0 i" ^- n% o( d7 l

配置Nginx支持Modsecurity
$ S3 u% u3 ~+ C5 Z( w4 {启用Modsecurity
; B) d: e. @4 P使用静态模块加载的配置方法
, Y0 h. |8 c! K/ t* H在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
8 o; S  W8 [+ e! _

ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

. \6 p9 m& |) Z/ Q+ q" R
5 M0 Q6 z* |& i: X, O4 Wserver {
  listen       80;
. W( @" F2 x2 G2 v1 y1 {2 K  server_name  example.com;
3 m: E2 B2 B4 o% |* c3 N: u

  location / {
( Q5 s, Z$ F) u# h$ M8 F    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
+ ~& X6 o! f! n9 ^; t  [6 X    root   html;
    index  index.html index.htm;
0 y9 [# e" `, b8 ]& b* p  }
}
使用动态模块加载的配置方法
! }7 j5 u8 K. F, s2 D/ m, U在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

- y- ?# w0 P. o* X8 S. f, t
+ F2 h0 j# S" @0 i; Wmodsecurity on;
3 k! l% Y2 |! L$ f2 s/ u8 Xmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
: y9 N  n0 {9 B9 s

( J8 Q1 F7 \1 G1 v% P# F- F4 ?$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

* h  O! P! v8 ~  O% n, ?
+ ~! K- k) z) t# j) o# jserver {
6 _( @/ R) Q" S( q% N  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
3 L/ d! m2 H" \- ?0 f2 V" @

  location / {


9 s  q7 H4 z- B/ \% c  modsecurity on;
- r# z+ a! W. t  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
: s: j  S5 m% }  root   html;
! i5 z4 Z7 X2 N* f7 [  index  index.html index.htm;
' p" C6 C" t" ?. g. G}
}
$ a2 D( J7 Q) n" V验证Nginx配置文件
& X% {% ^8 m( h( O& a' X$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
" z" c7 E( C( K! d3 nnginx: 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

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。