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。
4 \& h4 F8 R  I
% @! O* j0 [% W4 p5 |  t
' y; K& P. I' G/ Q6 r3 X在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
$ N6 G& D$ P6 S7 T/ ~

& U5 G8 a  P7 e, c+ k什么是ModSecurity
5 B8 q3 K4 ~8 `- |, ~7 LModSecurity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。
: O- L* E! O: ]8 @7 D5 H8 f/ i
4 y% D& G; g+ H6 y
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- f- q' b0 [( l; K) q. P3 ]
1 X8 _' k: p. S- B
9 X" P$ t$ `; X  I1 FModSecurity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。

; o- R1 Z! ^: f
官网： https://www.modsecurity.org/

4 j' s+ D9 ^) d2 U6 q- l
% o( H( q# T4 f+ ]6 v, \( I* H9 W* Q$ q什么是OWASP CRS
0 s4 m0 C2 ^  o9 TOWASP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。
6 E. ?( a7 M6 k
$ _' g/ O2 @/ c
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
! B" h0 x- l1 ^) U  N: u
8 t; T# G% |! O7 ?1 Z! d* y- p
HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
' `) k, c8 x) o3 h/ b! R" t& D0 Y

; v# P' X/ r8 }  d# }3 c* m$ V5 AReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
3 C# ^" K+ D" W利用第三方IP名单。
; P3 |' o# W; L! `% j* K
, J% C3 f# m1 s* M, K+ f4 y9 c
' ]$ u, [% p" }" u+ wHTTP 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。

% H0 {2 d! v. r' e
" e$ Q& i7 [: N& v% q- l7 i, S/ [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。

' q4 H; b: Z) K9 S0 ^7 p- e6 ~
$ A; p7 T0 L* F, T5 }0 iAutomation 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。


1 V9 X1 i4 x7 R6 O( K, [Integration 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。
2 ~+ S5 q3 P5 W# s; d) R  V

5 q$ Y& G0 a  e1 e$ N# K/ CTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
+ i4 x1 L5 Z$ i
5 x: I/ t1 m* u7 ?( a# q7 H/ r
Trojan Protection(木马防护)
: Z% R# }! |  b. h6 j: e检测访问木马。

4 ?) y' G& |5 j+ l" i' Z
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
* L" @' W0 u4 i* l, [; {' s检测应用程序的错误配置警报。
9 ~2 w: S+ T2 s- k6 L5 O5 e

" w" Z# q- d1 S8 D9 }& F  KError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
& Q4 t1 x1 \( y1 q检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
" h: x$ ~, V# n5 g* i0 q4 h下载对应软件包
$ cd /root
9 [+ G6 w4 h% Q$ K$ 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
: ~5 P6 x: K7 F4 t3 x; ECentos/RHEL


6 B  v) ^1 ?4 ]$ |/ M  x, k$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
$ D5 K0 `  a/ C* P% m% B: {
% q3 Q$ a( ?* b! k
( p; `* z/ u% z+ X3 T- ]$ 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
& E* {: J! |" N+ S2 t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。
: S5 _) l: s, f! _4 }( s6 `
0 U8 M- o% M- n1 J( ]+ _3 J
3 J1 C; U. u  y( H; j* I0 a方法一：编译为Nginx静态模块


+ }9 c! e* S* R' H! e编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
( j$ [9 b8 _0 v; R$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
# ^! [6 |% z2 N3 {$ cd modsecurity-2.9.1/
. a( X9 u7 d; B' b7 M3 @1 `% m$ ./autogen.sh
6 q( g. k6 L: |) V$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
1 _3 Y* d2 ]& ], o  K6 {1 N编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
- M* J) x! u" M, ^) x4 Q$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
6 n: ^3 H: M& a方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
  H1 [1 K! J+ a" G( t8 [

2 L. I3 u3 _0 {3 @0 @编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
4 S9 ]' p9 ]$ o0 i0 I. ]7 q% }$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
" F: T3 g7 B3 O, f7 M. g7 ]$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
; y  j0 F; [) c. G( F/ K6 M$ sh build.sh
6 n* w- i$ f; n# F$ git submodule init
1 C. x- K1 L5 ?1 A( S$ git submodule update
! ^# Q5 G1 _# B% r; U, h$ ./configure
$ make
$ make install
9 G+ l$ d/ W+ i! C: [; I6 ]) ~LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
$ x  z. H% v0 Z4 X/ h

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
! C- U: G9 Z' B) M  |  nlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
- F; K. P. Q+ `; c3 ^: |. D编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
- K, t6 [+ T) `* l6 A使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
3 ~. l& A9 g! P$ W. `

6 f. p$ D" i- K  W0 P$ cd /root
( g( z# l* `7 S5 n4 f3 v$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
9 V1 e- I/ s4 {6 T! M$ cd nginx-1.9.2
5 _( r, r& |, n) `$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
" T; Q2 B4 M3 L0 n$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
* }/ L9 g0 ^# b  {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。
% F2 b- w+ W6 e4 ]  n  b* r' y

下载OWASP规则并生成配置文件
9 ~, k) ?) ]. e2 x! ~2 J( f5 @$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
  [( C! r, ?( l3 U$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
4 t9 `1 |, o% b

- t" F! |5 y2 a* v$ 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
$ 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。

0 ?% t! F. J0 w9 }6 C
启用ModSecurity模块和CRS规则
5 |" D+ q+ |8 B( ]$ h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。


6 B" `( `3 E0 ]- |' {/ Omodsecurity.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。
& o# X  O9 ^( L9 p3 P4 _; a

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
! n4 m( N3 o. @$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
% _/ U: h0 a/ [3 n; `  o6 I$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
& i1 F( Q9 A* w9 k( y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。
/ k, i' z: l0 j1 i3 C8 ^

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
# B2 w7 l% o" b, V! k5 R' U3 \0 Q/ }ModSecurity中几个常用配置说明：


+ H3 l7 P  k5 x4 m  F" v/ h3 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。
. g" f% T" C2 B9 {* A
0 C/ Y/ o1 N$ x. o4 e
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。
% l6 n" [* W% g3 w/ U1 A

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。

* s7 B6 v7 J+ L% n, o
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

. e" f% e$ a9 q1 B2 s# u: z/ F
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。

' L' I  |& y/ a5 R7 s0 K0 ^
% p+ R1 ?  J/ A# f, V6 {, `% V+ ]- ^3.x版本CRS
* c7 O* o/ I9 D" P2 Q$ 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
$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
7 E. z+ Y5 O3 A8 A8 M$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
3 Z6 B6 `; f8 p- a: L2 v' 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。
$ T. r- s% Q2 K  N  p8 \" ?0 c

% T) G" W& n* S8 B$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
3 E1 V4 e; a' d; v

[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

" n8 e! v. y, H( `7 F: 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。
# d, N# V8 ^2 y( y9 s: |
4 z" [# j( y- a# N8 i
8 F! g; e: G4 p0 R+ K* {0 l0 f配置Nginx支持Modsecurity
1 Y$ T$ W& G0 \/ ~% k9 _6 b启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
% }: e8 c! h7 F6 a' E在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
" J6 z" j" m* M* I/ u; x( HModSecurityConfig modsec_includes.conf;
8 k, q# e: T! a修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
0 Y" ~& T8 P* a( G# T$ N3 D) g/ M
3 d' |3 A' x0 b0 {3 J6 b
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
# [/ b4 b/ I: x1 B+ U

& O0 u5 C" [: u5 F! A2 mserver {
+ v+ v1 h" F5 s6 ^0 h  listen       80;
  server_name  example.com;
+ A* I  W% C- w4 i* o

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
0 }) _; t5 ~; ^! A$ O5 F. a}
6 ?9 N3 X6 f1 o使用动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：

) Y' O) [/ r6 [; Q+ |
: l  d3 I, w0 n6 P; vmodsecurity on;
' b, j! p- Y" B$ K' t% e* Hmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

) V, S% D3 Q% B5 T2 W
; |# m9 K  K" `4 U) i$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

' @% l' G; v; o; \* V
server {
8 |! r) a; x6 c  listen  80;
! t# v! Z# N5 k. n, L  c$ N  C  server_name localhost mike.hi-linux.com;
! X  u  X4 @* t: {( y( v  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


6 P, N. y6 x& n: e- s1 ~  location / {

) ~4 }, h, O( c
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
, F* s1 s) F- Q, i}
; U3 |( N! D( ?$ |8 I}
/ H# Z) g/ v# D2 r8 i+ L. ]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
9 C: z2 t* P( @nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
0 K. E8 {! C; q! C启动Nginx
1 b& V1 ~6 y0 _# T' s- G& M& h) {0 O$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ ~+ B  ]4 @& Y( B. P& i  ~: Z
! D4 _$ n, u* C

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。

+ R# f  d& _* L/ H