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。
) f# _& c. @5 B# C" t

) c& O, R! g& a* `+ A; E在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


- q2 E2 ~7 Y9 j什么是ModSecurity
* o6 D) e, G! w- N# hModSecurity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。
" P4 s) i- G& _" m4 P3 ~2 \8 ?

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。
# z3 n' V/ v( L! F3 z9 J- E  p
$ o; R( p2 w7 R  m5 @
) o9 y: f. [% a) p$ a; 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。
2 i! {4 v7 E. g
: x+ S, H( ^. E* m8 w& g  ~5 H
9 g( y. X/ O. U+ Z官网： https://www.modsecurity.org/
# y& y  P6 K( M' _; S3 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。


3 }, V- o. K# p! R' j: LModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

# V$ ~- r/ w# E- u" t- ?" k& S
, g4 Q. O9 ?$ b5 Z  }HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

+ d3 ]- T0 ]+ C# f/ p8 R
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
. R4 K, O/ P) O利用第三方IP名单。
( ~! \5 o: a  K
8 u: W' b% ~7 c( g- \
- Z  X& s; f  [* U! s9 N# U3 ]HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
  v( G8 {$ P; C  f/ @防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

& t; \# o$ |2 ?& e/ Q6 `
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。


: }7 x( ]# \# ]! u4 UAutomation 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。


; w) f: L. [2 \3 y1 Y* i. hIntegration 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。
, [: @) |/ ^& q1 j7 @- c
# L0 L- Z# Y" S; x
; Y- A7 I% B, n. `Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
* Q. y+ M' w; `4 d" x+ u! |0 m信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
6 a; z- {) a  ]+ q8 ^检测访问木马。


+ [, V1 X# |, e- i1 l: a5 DIdentification 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。
0 F/ k2 s# a1 }" _* m7 U  f

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
! @& v9 h* x2 k5 \! ?% Y检测伪装服务器发送错误消息。

5 D/ f- x" p0 n9 |9 }$ `
7 ^7 C/ r* b+ v/ O1 F安装ModSecurity
: |. }5 A4 j/ v2 F- n& l/ N6 \+ r% p软件基础环境准备
& i1 M. L# U3 @' \0 t% G  c- o下载对应软件包
$ i, J: ^0 q+ P1 a5 P/ s$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
5 ^- n* H5 g0 p. p) N3 ^; @$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
: ~# v- y, @4 p* k5 W" g* f安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
( U: L+ B8 E- X: S% h
7 x! ]  ^) k  g* R9 \
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
1 u1 V6 H) f$ P: W' \* {2 L. jUbuntu/Debian

7 @  M5 U" U/ N: F' [
: ]7 L& f) V) }% [* m  W$ 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# Q7 p& n. L8 f! k( [编译安装ModSecurity
+ \5 v. w/ J! r, K* ?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。
" y* {3 ~3 O. w: ~' E5 M0 K6 F
( d+ e1 D9 ]( y: l8 y0 v' z
方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
9 v- T+ s7 Z; t& q) |/ s$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
2 b; B5 S3 ?8 R! k4 y编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
% Q6 V9 @- p; i3 B4 L3 a$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
6 r) g4 v" d2 {' A; b: w$ cd nginx-1.9.2
3 L5 Z" I1 h" U- l: b* u0 x$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
! b/ m/ h9 A3 A3 [# n8 R$ make && make install
1 o  q* m  g+ V) d0 ]) u, f方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
& s0 }" h) T4 u2 c

4 r) K$ t$ c4 E, c. Y' G6 e编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
: {/ l5 q- u: N$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
3 ~( s( M/ [1 B% j9 K- S( g$ sh build.sh
$ git submodule init
5 P6 B" g, }+ h4 k- l$ T$ {  s/ j$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
% m+ a; _7 L' v- v) A# s8 }LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

$ l. s; c! a- }/ W$ i; o; h; q& |
& u6 u/ u5 |- A4 K5 q$ 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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
/ h6 A; `* Z4 W! e5 D8 w4 x

$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
- B" j  U9 U! l# W$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
4 X# M, u" _; T0 E! H$ make && make install
( U0 |2 w( ]) L& V! h* Z  f添加OWASP规则
" [7 z; x. N4 C6 a' `3 DModSecurity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。
2 y# S& z0 K! s* B
1 i6 J% U' y. \
8 c: \* T6 w+ c下载OWASP规则并生成配置文件
$ 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
* y% v0 t/ J6 \: r- T' X$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
9 i9 @( o2 ^5 G! O编辑crs-setup.conf文件
2 k* W% g" ~' i! a2 M
1 g/ T) s4 {! s
  [: w$ t5 e% T2 ?) Z) ?' u+ C$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
7 O# r# y$ ^! u/ W' y3 \' \& m" o$ 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
% h) |4 D! t0 O3 J- K! E' K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。

/ v3 @: M+ |5 |) v! M
启用ModSecurity模块和CRS规则
- u- @' b' P# j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。
3 _3 A1 Z4 U" ]% \3 ~2 n
% e% ~7 n& ~. b, t
6 @( a& {# G$ Z1 v1 ]1 i$ r- l: u+ t9 A$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
3 N+ z' Q$ {- \% m% s$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
- Y$ L8 |: t2 f$ u* Z8 O- I; a$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
# z3 ~2 m/ T* Z0 [5 P$ }+ W, p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。
$ a) b+ x: P8 e: ^% ^
; C2 Q! q. `& R5 ~3 L
' B& \& U+ Y) m1 }3 K$ d$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
) ^( m4 Z) |2 ^$ g5 b5 e

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。

- c8 B' m( v6 g% N. }
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。

% w9 V8 g# X2 O0 [+ |( I
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。
: y# U$ s, l5 B1 J! k
9 ^3 t6 Z$ y" R# j3 @6 i
' D0 g( g$ U% w2 e4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
: w" M, t, [7 U% r! A

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。
  x8 y# E! w; C$ S7 `, Z

: J( \% f5 }2 }3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
- T' X* E$ o& F6 Q4 l$ j$ Z# 生成例外排除请求的配置文件
8 b7 N2 F" X& r+ T$ 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
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。
$ ]8 h- q3 N5 e  m6 c; x& O, ]" m2 Z
: X) i( y6 d' \
$ P0 m3 E/ k- h+ z$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
$ U1 h% p' A3 ^

[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

: J( |3 ^( f8 M6 L* g
- Z$ B- m) `, g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。
# Z' m6 E, j% l3 F

配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
0 o& p7 l% u* R* Z6 @在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
8 e. t8 @* ?0 S; z4 v# x8 B1 xModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

9 `' C! ^# h( `
, l. }; H7 D$ y6 n$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
% I- ?6 H* _. l

server {
! K0 X' X4 Z' b, a# }  listen       80;
  server_name  example.com;


  location / {
) h' L! r4 ^6 Y' ~* O, b6 [  b    ModSecurityEnabled on;
9 ?, L* p2 A( x! r8 G) N! e    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
) Z" i2 u6 [) b: j4 M    root   html;
5 `" R. o- p/ d2 D7 f    index  index.html index.htm;
- E; o) B/ k: ~1 n+ @6 t! _9 S  }
}
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：
: R: p6 F3 ]$ X" w5 J% y
, I1 T6 K; c3 T- j! t
modsecurity 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


$ L5 {% y6 Q- }! @# \server {
: Y. d8 n/ b# o9 d0 q. G  listen  80;
/ S( y1 l5 P5 [  server_name localhost mike.hi-linux.com;
3 g, c$ e$ x8 Y1 f3 z& E$ }. P  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
. ^' ?5 I" b; M

  k% B5 M8 m: N' I( E! R) ?  location / {
$ Y- C0 o/ `, F$ w: P
+ |& f7 r* ?) \7 K2 C5 Y. L
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
$ k6 ~8 ]2 l8 Z  t3 Q  root   html;
, c: v! q9 Z9 ~7 i4 ?. _1 Q+ p8 e  index  index.html index.htm;
}
. ]" z: u* c7 k1 Q}
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
' e) Y, Q+ i. l, [4 p: inginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
) Y0 H9 k* v) Q, y, s! M. G$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
( R$ }, o5 A3 H- X! `, A, b

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。