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。
) i8 t( h! E3 C3 u' W
/ A8 A  K/ M4 p3 @
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


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。

3 W8 F0 v$ G3 B
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。
9 V; K9 \5 W- B/ K) W

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/
- o; t! a' x, i% \( l
! Z# P2 |  {( i9 ]" P# K( P
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。

5 a$ v2 M! w2 Z2 E5 @  _
; I/ `+ J8 r# N6 s0 jModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
7 F: d9 r( h7 G0 ]
6 p# k% P* V2 k0 O  k9 `' n" F
8 ~% h# n" [' ]# O# U& J$ \2 Y# {. RHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

6 s+ i( q! ]* t% w/ I7 t- h
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
) c; B6 g0 k1 u# r+ e* x, i利用第三方IP名单。


HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
  t! _% @3 A8 l9 f- X. D( c防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

5 Z7 h* V8 d: d3 _- ?8 E3 w" q
1 m% H1 f$ x: O1 gCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
4 V: O; L$ z+ n检测常见的Web应用程序的安全攻击。
' J. C7 m( t, n  K4 i
6 x  g0 p  ]9 E9 Y5 F/ m3 U' R# o
! {: N) }( l  {' W4 DAutomation 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。

. T. Z+ m% A: h& T" \% ^* w  \# h
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
0 I% r8 R" |" r检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
& G3 p2 D! w0 y- L; L4 o) F3 k: a

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
8 s  K( \9 M; e; w- o

Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
6 c2 y/ S9 ]. f% T7 l
9 `' y$ D4 m/ v: r4 K! x
; `) _* I: y8 ^) I: ]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。

$ }8 h9 }' y- p. l9 D2 V4 p
5 ?  w+ P. {, @- ZError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
0 d4 e: K0 g2 L# r& l2 r/ N" p& @" s检测伪装服务器发送错误消息。
/ r3 p, w  F; `4 j, t. p
1 y% d- @; t2 ^
5 u# T0 e0 g4 R, ~' |- O: n4 r9 m安装ModSecurity
9 O; \- q" M2 u  q软件基础环境准备
) x- n! M+ M: x# z* P: @, e6 \下载对应软件包
; F: U5 z/ z# }" R; U" D$ cd /root
$ c* ~" y+ o6 `4 ]$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
/ y4 }6 J+ E# L. C$ 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
. ^" i' S$ a) I1 `- `+ V9 _1 {Centos/RHEL
1 v- E2 I- k- A# A; F) N

& |5 i9 y3 h3 P$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
" M& a$ C0 ^" b) fUbuntu/Debian
- b$ {# ]; X, e

$ 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
! Y& Z  {4 M8 ]' U4 ?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。
" [* \# [1 W& ]$ A, J5 d0 p  Y7 u) N+ F

方法一：编译为Nginx静态模块

  Q( z, v4 w% w* b
: [2 Y0 X; D# j$ i1 v5 x+ ?编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
9 {$ S; U* E, W, z2 h# v6 {" x$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
1 Y* `- w8 W8 R1 M1 w; x- j$ cd modsecurity-2.9.1/
  f1 h, n, e! q$ V; o; L6 Z$ ./autogen.sh
  O/ W# G" D4 ]; r1 Q# ~" I  Z5 R$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
2 W$ w0 j# R8 d2 ?7 u8 _编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
, |3 J4 x) G. K! k: u- l6 ^7 d$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
' ^1 j* L; \1 h$ `, l3 @" F$ cd nginx-1.9.2
$ ./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
( u: z) w6 K3 I, w

编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
" S- j0 q  ?; ?! I) F5 x9 U! J$ cd /root
! u: y6 k) e( E, o$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
# T% p+ |/ T/ \. O$ ./configure
' x  d! u8 A. l% j' L$ make
$ make install
% k6 J) t$ e! z- N2 H0 @" yLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
+ A: e- F0 d( b2 G' D
) ?3 n9 k- o. q5 _# Z5 @0 q( L
5 s# a1 j9 G5 u$ L8 w2 B' j$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
% M6 `$ L" _+ d编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
  {/ |. W; J0 Y1 y% A1 ~  ?使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

& m  w( u  t/ E3 O7 [8 b4 {
5 z$ Y# A: M9 K: `$ 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
) p1 B- N! W8 s- E$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
: r; w; d$ ~# A/ C5 J' |% A! qModSecurity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。
) M- J5 \0 N' a$ L+ P8 G

* @; t* M1 k& d% M+ U( D下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
# @6 K* K8 Q" A% Q$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
9 V+ T! i) ]; T8 P2 Z9 z$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
* d  ?  I, r' r配置OWASP规则
+ [$ W+ k$ L' C编辑crs-setup.conf文件
" k( j" {- H' L: K

! d8 z: H5 \! z. }, P- y( Z5 R$ 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
, l( R5 N9 r( h( [* p6 L$ 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。

& O8 x; E' b2 R  d& @
) R. ^( r# `1 O" t. Z+ w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。
( ]) \- p* q2 m. n

5 ^+ Y0 z& P* \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。

) }5 t. _0 ?" A3 L8 Q  t# X* U% ]
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
7 D: y; D1 I7 ~( J0 |- z' e( o7 Z( z$ 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。
2 `- L; N& ~; P! m' `, _% m* [: I

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：


3 c. j# B/ |9 C1.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 X" J: k2 P" _- g1 m
1 c: K! F% X( l; a5 t4 d4 ]" Y# \: o
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。
6 o+ U' @5 u" b( E# V, g+ ^% W  ^
* P1 n; D2 D7 X: W2 M' {8 b3 p& t
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。

+ B+ R% x& e: r& s
9 _8 }" g1 E7 b( M, Z6 p4.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。
- L0 w/ S3 Q0 o5 _; i6 x0 b
5 q! P& O& S6 D( p: S
3.x版本CRS
. E; D3 n" ?3 q* D( L$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
5 C4 {9 \" y& y6 P# 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
  C  `" P, Y3 F+ T# Q3 x  [3 V. L$ 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。
0 N6 T' y8 f2 a9 W
# B& P5 i7 n( T2 H% C  e* t6 l
4 V$ n! [& g' Z0 E: k$ 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

' i0 f, l+ D/ W, B. d$ H) r. O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。
' K! Y! a7 M5 D' @6 l" ?- k
2 C* H1 [8 j: R- J7 x2 w
5 a  U! y2 e( S5 h; P配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
+ V& R8 N8 L- F2 V8 \% G6 Z在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
) z- U6 o0 l5 s1 n* I  ?

ModSecurityEnabled on;
9 o; y* b# Q( P- X! AModSecurityConfig 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


- y/ e: ^; I1 [* wserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
* p1 s( B5 ~4 \. W$ Z! j2 j- f
; _8 J% m) i; Y$ Y
7 j3 l. W- A) m2 |7 G9 W4 s  location / {
' E. n6 s( b+ a6 x    ModSecurityEnabled on;
; z& V% x- \) N4 T& g6 t- c" d# |    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
8 Z0 T) Y: F. `$ Y& R/ N    root   html;
    index  index.html index.htm;
1 \! a1 p& r! W- ~. Q  }
: C1 q: r$ X4 i! ?}
% y! a6 f( z1 R1 G+ u" D3 O' b使用动态模块加载的配置方法
) ]+ L' s- |1 L2 @( }2 e0 Z- i3 q, J4 w在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

3 d. n* m( Q3 R4 r4 M' s* p  y
  h. `* C4 `% d. H" r: G3 d3 fmodsecurity 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
6 Z4 B/ p% f" D+ Z  ]5 u  D8 a5 \& J

% \, E( m/ v! z2 F* ?& S/ X2 z& zserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
6 G3 o; z& W+ d7 R  p  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
7 l: ]% V# D5 B: Q% q
  w  Q- Q. q+ q. W& {
  location / {


  modsecurity on;
3 u1 h" L0 }. a6 [; e! g* I  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
. c0 \) K0 M$ ?; Y- h  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
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
+ F1 m6 _5 y' z4 W) {+ E5 @

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。