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。
) \* s  t7 ?; R' o6 ?

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

( k. z4 \% @, x1 _% r5 f. T' Q0 P
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。
" f  K8 }4 K1 @8 O$ c% B3 B' l- g
. V2 Q- }. R- p: E- T
6 q2 ^" j4 _' U) ~2 N, W/ nModSecurity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。
" O0 p% D& u" J! F  s

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/
8 c$ Q7 z( E0 h4 t1 S  t; i

9 i. u/ r! ^9 W什么是OWASP CRS
' O' \' q( `2 g0 vOWASP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。

: p. X; N+ L/ I
9 H5 {. h% [7 \$ s5 Q' k" W. P+ _ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
! T1 _3 g4 P# D3 o' u$ k: c3 U

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

0 d* T5 V) n/ S  E. ]5 h
9 ]9 q7 L3 L3 N1 |+ O$ j: FReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


, @, D9 w' I- ]0 f: o& d( PHTTP 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。

- u" N. g! P; b* M2 f+ v
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
4 Q% u; B$ G8 x5 b: K0 [检测常见的Web应用程序的安全攻击。

+ ]6 p. K, f+ b# {* L0 j1 N
, N$ w5 _) I! v' ?, b1 }& gAutomation 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。


- T6 a( |6 \4 b4 tIntegration 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。

3 D2 [9 T3 v- k% i* G! \0 _7 m+ m# u
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
0 w6 y5 `$ v( e. L! M" Y6 o: [

* r" p' ]& X- z# z0 _1 L# tTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
) L; R. `0 W1 R- l  P
7 T7 J9 s8 J/ Z. R' G
% U4 M" H2 V9 E9 MIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
! |# ]# S6 ?$ g2 [检测应用程序的错误配置警报。
0 c, Q# {" z* X1 N$ x

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
% ~* }' O# u" m5 s检测伪装服务器发送错误消息。
; R. X, L/ I$ `3 O  u' x

安装ModSecurity
软件基础环境准备
7 U8 G: g' L  d4 f下载对应软件包
9 D6 h: K2 v3 ~# T) }$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
0 Q$ K0 y2 \! I. P* B5 n  Q$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
6 H: L2 X2 s3 K3 o( b1 F4 h$ }安装Nginx和ModSecurity依赖包
- O3 C6 n& U; ^1 p7 i/ @0 }6 fCentos/RHEL

$ T( E5 Y! G9 {7 ]9 F! h1 X- r
+ }7 T- P. f8 d: }& p$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
- B* V: \, O" X& ]0 u5 q  L( u

& \4 r" B9 a, F3 u* @$ 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
, x, y# Z: b' e9 D1 u. u: L: gNginx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。
- Q0 y3 r, ^' T
1 I7 v0 S& X) D% K3 h
方法一：编译为Nginx静态模块

- b! z& O7 o! e. 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/
$ ./autogen.sh
$ ./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
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
6 n5 ]& |- Q- v' c1 T方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
+ v8 [, L/ Z$ N: O! s9 v

编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
2 R0 L. ^8 g: f& V0 e1 }8 O* b; b  i# W0 B6 ]$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
0 f: Q3 T! ~0 a! Y) ]$ sh build.sh
$ q1 Q9 v2 K( H+ g' F2 z* L$ git submodule init
1 `- o% f# h) O4 E, \; H$ git submodule update
; ~" b6 }( q2 K$ ./configure
% i. E" b- e: a& Z7 p9 ^# I$ make
: h6 s# C. O8 c$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
% @0 b5 t+ S6 ~: s4 O5 T
) P& I5 b! A, f8 V0 e
# A# n4 b5 l6 B6 e$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
1 w9 V6 b* F; [4 [! G) V编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ 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
/ ~: t$ c  `8 N$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
/ F/ c: Q8 D% T$ make
$ 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。
! `7 C) t8 E; `6 Z

) M) R* [8 e& Q5 ]! l$ L; c下载OWASP规则并生成配置文件
% X+ H( Y4 h7 k# z* P4 h# z$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
! T8 Z0 S) K2 G" B$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
, I) i  {' g. ~; j
1 s; |2 v: H1 y0 s' P4 C
8 T  b8 A5 h: E5 V& }7 z$ 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
. j4 s1 P0 u2 A6 m3 N$ 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
6 A0 [$ d& z7 c: l0 M+ ]% 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。


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。


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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
6 {, u. @5 U; L$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
7 q1 [! n; Q/ E) cSecRuleEngine On
& T# V4 P4 E( \* K9 o# fModSecurity中几个常用配置说明：
8 }0 f! n$ S; i( E# j; q6 V7 Z

# F# T! j! p& B3 R# w1.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。
0 s  J5 V5 f! }5 X% b! a( s
  u) G& Y2 ?6 I* 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。
$ s; s8 v9 M: s: Q2 x* P: ^, }7 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。


1 [& Y. q& A; O, S' g0 @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 V/ l* m/ a4 u( N( i: O! G) T: \' u
3.x版本CRS
) S% ]& a% I6 u3 l$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
, M3 P. Q8 s& J7 G$ 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
3 z1 C+ P$ c& D' m' c, R  m5 r$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
: c. @$ k$ ~; Q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。
( k  q5 p2 }" P% d) j

/ |' A+ o2 c, Y. D  L+ t$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
, O4 w, q# Y) E( w: p' N

[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

* I. Y9 R7 F$ S, n4 S- X
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。


+ O" m0 y" w# A8 _$ S配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
: o2 L  X: `  U5 ~7 C% V1 F' U  c/ f在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

  Q: D  |4 U; p* F* h
+ J0 y7 v( s  M/ ~  @* nModSecurityEnabled 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
9 ]0 X7 i  {+ H6 g* U0 Q6 O

server {
9 e- |9 v8 l1 R  w& G  listen       80;
- M6 c2 s! }- O* U3 i* S  ^; k3 f  server_name  example.com;

' q, z5 B5 F4 f- G+ q& L
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
6 r5 I' A) V- R* p# P    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
2 K6 S  @8 \; }/ Z. D  D- i    index  index.html index.htm;
. ^) a; x* W% c7 j+ {& N' ?  x' N  }
2 T# q: I0 ]7 j- e+ X' h3 D}
使用动态模块加载的配置方法
( {8 O! [2 n' ?5 Y* h在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
4 M8 G* w  a# Q: h( C9 X) U

+ C( y& I8 v9 a) m# ?" Wmodsecurity on;
: q8 M: |- M7 l4 x$ dmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
9 I$ y" `! h8 z修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

9 n! h! Y+ H! b; u1 i& L
0 s& H  V  D/ A$ Q9 W  V- z" O$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
* X( _) ]9 n. v

/ W! N  m9 s* K% C# }server {
  I# y/ l! J/ s  Z  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
1 W' S( v. `, h' J! u! l- G7 u
% W9 c+ N: `' L# `$ @
  location / {
2 A5 e' D$ X) O& E; I* C

) c3 ?, ?; @( g& I' ?  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
& q, ~& [' u+ a. m1 c* @0 E% m, g- J0 L) c  index  index.html index.htm;
}
3 J# J6 d& r8 e5 `$ _& {9 {3 M}
验证Nginx配置文件
' v% r2 [6 F' K+ A9 Q* O( B: J: u% O$ /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
- B. q6 C6 \, a0 n/ O- x启动Nginx
& I. z3 v# y0 z! m$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
. b* m, X& G: l, L3 q: V1 [
# I) j* S4 c9 q6 H0 B+ w, D: F

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。