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。
- K5 U( \2 I/ b1 b/ r) A
1 o3 u* x" ?: ?# t$ \
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

6 V% |7 k9 L+ U" X+ v6 D8 r
9 x6 a+ a$ s" G! 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。

0 n, w( @4 f2 w
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 R6 L2 P7 ?
- N9 R2 ^2 M1 x; j% @4 Y/ E7 {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。
1 P  F& l1 Z8 B  B) j' O# I, w; m' [
) h& P' U: Y1 t4 R" `$ k! E
官网： https://www.modsecurity.org/


; o# F2 I$ b0 C" ?/ Y什么是OWASP CRS
2 x+ ~7 I: W# J: T5 O0 eOWASP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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
3 g. q8 v- M7 G) c% [
$ F" L( |$ m$ ~2 F1 Q
HTTP Protection(HTTP防御)
8 s7 p" S1 K1 s4 }/ v' D. v- nHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
- R; o( U* h# f' T0 I
4 D1 d) U9 s0 }6 X" p% x  x2 F
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

& Z( o$ l$ S& j5 M4 Z
5 [7 H% w6 q" m2 i& KHTTP 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。


* c4 |. e4 c) `4 h" ~0 A6 [: {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。
, o  [9 Q, c. W! e
) g: R) A4 K3 X7 S% K5 x
Automation 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。


3 f, u9 }3 T$ M# V" F4 b, VIntegration 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)
( A9 u7 X/ ?" e& ]! m, [信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
; P0 x- C! a% p0 d5 i1 S) _5 P/ }

1 D* T$ }3 a3 l$ _; ^5 ?1 PTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。


: E$ @7 k& ~( \/ O) x2 F3 cIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
2 h* j4 I, q, W" e! f! Q# Q; ?检测应用程序的错误配置警报。


. h$ F) t: ]( e; PError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
+ i# J2 y4 I; x$ e4 X3 `检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
& j& v6 n" l1 s* }; V! o/ x软件基础环境准备
% ?7 F  h9 Z! k* P% ]下载对应软件包
2 o, l/ b4 q1 n, d. l$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
$ S0 d5 A& A0 I, R3 e$ 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
) j0 J# e5 q# q5 y- z3 }) F

6 [- ?/ A& E) B9 ?; B. G! }2 Y5 _. g$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
) t7 M, ?3 |8 F# D" |Ubuntu/Debian


$ 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
( T! W4 x& q# A编译安装ModSecurity
* K1 ~& W4 R3 F. \8 pNginx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。


& c& y- z* f2 |& a. L方法一：编译为Nginx静态模块


$ J9 m& c- {0 u! m编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
6 H" E5 D) v8 e8 C$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
: p* p; Q" ?- [. i编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
# l: T. t# y$ H0 X/ j& e. s4 ?- ^$ cd nginx-1.9.2
6 k$ s, Z6 @, _: ~$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
: V* u8 i1 a3 r& x9 d$ make && make install
6 e4 `/ b! Y& V6 x+ u- @$ U方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
& `# T) ^( |& a* _- j7 h5 m. n4 ^  g

& N% y- c8 O9 W8 I编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
- M2 Q1 ~  C7 q% V; z/ f2 [, U6 U$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
( y5 _3 |. z, Z2 m$ git submodule init
2 Q  I: V" m9 b$ git submodule update
$ ./configure
3 e8 u6 U5 n, I- j" M$ make
$ make install
) e/ O! m% [3 p1 y$ q. ^LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


9 S/ X9 A& o# K: f3 n$ ls /usr/local/modsecurity/lib
( _2 ?4 d1 P9 ?; z9 Rlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
7 N* t# w1 Z3 K7 @( o4 Z7 g编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
& o- s' u/ {2 G* f
: g, \9 R8 T5 c! O) n( c' j! n+ E
8 E. F" M6 d' b! x6 `$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
) C0 ]! d, Y4 P( ], E% E$ make && make install
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。


( Z: c8 s4 a) f0 d- d6 x下载OWASP规则并生成配置文件
5 c" E) i9 [8 @# o: F- @% |7 U5 {$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
% i9 E2 F0 T7 f6 K$ k5 G" I6 R$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
8 b; Z  N* r# |5 U3 ?* M# v配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
% c) X6 p# t4 J; `7 f- t8 C
% g8 P4 J6 m- c
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
0 A+ `" b7 [6 {6 Z$ 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。
3 j* C* b; B  r% P) ~1 k0 C

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。
% j7 `' K( f/ i$ r+ W

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。
- E' X- |4 D" j8 }7 l9 O  H

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
9 S8 {4 }/ \: l, [7 w7 j" f. @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。
9 x2 z0 Z* x! G; ^! H
# S, \# w3 ^3 s6 u. h2 l
# k9 a  B1 ?$ V. x" O$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

; p- {' s. I8 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。
8 {0 H' ~5 V  F3 u9 f6 L
7 k" s! |, g6 |( {1 M
! [( i4 Y4 d  V2.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。
' h, G; v$ J8 W% {9 {* V
9 d7 ?% c5 F; \/ v/ q0 V$ S
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。
  D- Y1 h  H# P8 e3 S
& H8 p. n( X- O9 o' v5 H- D
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
- a0 M" j8 s0 |. Q' S9 s1 w
- T2 G- d" e3 A% ]) a+ N( |: w' ^
) Z2 t* V9 n% ?- L! F, d$ {- ]5 S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。
0 T1 D* [" ^6 a* d3 o6 O

3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
2 b) m# F" T  c, A# ]4 b' J" F# 生成例外排除请求的配置文件
6 X- c5 v; \( L7 ?6 C$ 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
: _+ H; X% b) f/ g, 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。
$ n1 |4 O  n  B( u

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

[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

( h6 j# m4 m" c2 i
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。


' b3 {/ k, C5 F配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
( b& e4 d! ^6 \0 q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;
) t) V  z; L) OModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
" H$ l1 i1 Y' x6 S: t! ~; K

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


server {
  listen       80;
  server_name  example.com;


  location / {
! n0 W9 h+ |9 K; T' ~    ModSecurityEnabled on;
5 o/ ]) k8 W1 {6 {( f. C% V+ y    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
, G, `- r/ L4 {7 ?: v# z7 B- d' q/ F) k    root   html;
- H, q9 [% Z& U% Q0 |    index  index.html index.htm;
( k6 d  s  K" V3 o  }
}
/ Z+ X1 Y% M! _/ M( u' ?$ L, A使用动态模块加载的配置方法
6 m4 h" p0 I9 B9 n! t4 ?在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


0 p1 a8 L4 z  a) G9 z- e+ [3 X+ A# ~/ vmodsecurity on;
modsecurity_rules_file 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
$ _" x$ O1 M2 ^4 q/ m
+ _/ u2 r; Z2 U
- {5 v; O) \' z# U. J5 d* nserver {
  @8 D! m2 q, h  listen  80;
0 ?4 s) z+ Q8 e; A4 n  server_name localhost mike.hi-linux.com;
4 g+ b* Z7 q+ G  ?  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

( S! |7 ]. l% M4 Y. j
  location / {
' V0 X) H5 n! j2 v% N0 c. H% j, q

  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
" w8 C' }  t) i/ N6 i9 H6 ?$ F}
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
启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
7 K1 D" G2 u! A/ g0 {! J) T+ r

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。