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。

1 y4 ^( i; W! N! I. T" {* t
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
  T# Z( v, F; C) ~3 O

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。
; n+ w$ o8 Y& o: k! N6 [
* R$ m3 d" M- Q+ O0 H
' Q. |7 e! U5 F) f* T" m, F  yModSecurity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。

1 Y/ f" T  D9 \0 n. x4 y
7 p! ~& b+ q6 DModSecurity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/


) y6 x+ f* \1 `4 V5 S什么是OWASP CRS
* a+ L4 |! X# `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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


7 h: f" @! e( F0 T  ]HTTP Protection(HTTP防御)
% K; x* Z" D- u. [; B, JHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


" p# ~1 D, w: o6 YReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

3 _8 S9 C: N* P- B
4 t; y$ _/ Y7 \% v5 z* hHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
7 A# ~2 j. P( ^) A# K# V& w防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


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。


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。
+ [& t+ N, M" G; G5 o& l4 a

2 o6 P" `7 z$ {6 e. V/ CIntegration 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。

. V% E% N: {; C# y5 r
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
+ O" K3 |; `8 E# i- I0 }! D0 l信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
! M/ Q2 L0 I' N) x! c4 I: M3 }

Trojan Protection(木马防护)
1 j; @$ s8 m- K检测访问木马。


1 t- C7 \6 @! h" vIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
0 C7 L2 T! T4 h) f3 b检测应用程序的错误配置警报。

) q9 r0 I1 i4 n) q
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
' C3 ^: k8 Y0 A: w* _9 x; z! x检测伪装服务器发送错误消息。
% x; I. z. ~$ z
1 M/ p8 n  {5 R$ n9 o- o1 R& A$ `
安装ModSecurity
/ S- |( b. k  Q6 b/ t* ~软件基础环境准备
) k( P  F$ u5 \# b: T) m下载对应软件包
$ cd /root
# h  p0 D" r& b  Q% }, Q/ d# t0 J$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
; V/ q9 ^- k/ Z- p$ 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
/ @! l' g( D/ O5 _Centos/RHEL
' o4 F2 D0 a! j* P! D/ z, A! T% S8 ^

& b3 W" M! l. ]" R$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
$ r8 {8 f3 [+ p2 Z' r# Z% @" `Ubuntu/Debian

3 A% ^( u* z8 B" {+ q2 X' Z
  ]( m5 e" o3 Y$ [( H0 s. q$ 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
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。


( k8 N0 n3 o( v0 Q方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
5 H0 J4 W8 @- D6 g- G2 `, N4 @5 o$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
/ |  k; e2 Y" b8 Z编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
' e3 }( G5 \, f$ J4 g$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ V  f7 d% \% [: D; M$ Z4 N$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
2 m5 s! l9 {2 {. V5 ^$ make && make install
/ M  t* N5 b9 l2 D方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
2 S/ P; F7 g1 u( r

; i  k) g: y$ R5 v; x0 a编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
  ^3 Q& P0 D4 N+ M$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
2 `. U' @+ w! G( R# L6 m8 `$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
( h+ n- `0 I5 e) I. \# x0 l$ sh build.sh
$ git submodule init
: l. r" u2 w- |+ Y4 }$ git submodule update
$ ./configure
( F# V% ^6 q, }, N+ |0 E+ l% A) q$ make
, q8 z7 i0 v5 e* x+ Q$ make install
) @) j, [6 b* r# YLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
7 G* T* F' }0 c- G6 h

& a6 z7 {# L2 x1 u1 B8 w$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
/ _- m4 h8 B. F8 x编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
" b! V; y/ e  C0 Q使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

" B" s; g6 H& j6 z5 B0 c
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
+ m0 Z/ j) F3 W- B$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
% e4 Q7 J7 B( H: H' F; ?5 c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。
% k' Z# E3 o" E7 h6 V! U

( L8 n# M7 u1 v' o0 t下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
, P  I. P+ m5 |$ 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
1 x8 |6 R2 O- R% L8 D配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
# R$ p$ I1 q1 a4 p+ m

- F' C0 j* o, ^* H' P* P1 F1 B$ 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
( [6 n( l3 |* b# e6 b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。
2 q3 f- D" F8 o

启用ModSecurity模块和CRS规则
. o, m5 y! `, s# Z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。
" q$ t6 K! M; I" Z

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。

2 e" d3 B5 }( `
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
/ s5 G  b! k8 Z- w$ Z3 w$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
1 e$ v5 d" i' 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。
5 d+ h9 L1 w8 V' ?

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
$ Z! x- g& R# C8 S1 H, QSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
3 G( A1 V: {5 I  v* X% g+ M0 \; g. v

8 |, O1 }0 H8 C) S& s6 ^# P  a1.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。


# J+ z  A2 V0 i4 C! ^: N2.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。
4 F# n" s  q: J/ B# Y6 x
% M( D! H3 |* S( |3 p
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。

) `5 C: I' H& S8 N& G- e  l' y
: z* N  z! L  o4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

, P% t% p5 x2 @! c, m# E
. v7 I" A1 A# J- |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。

. e  B9 V, z7 V/ h& Y5 a
: _% i; h2 Y) Y9 c% w' C3.x版本CRS
$ 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
0 _. L  ]* p  B$ 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。

7 @8 t& r9 p7 B" }* q
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

8 q" \% b: l3 h+ w8 G, F  o

[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

4 o& \; P1 N, S7 c$ a5 {0 [* ~$ f8 `" ]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。
0 g3 t; _9 p% v1 p# n8 K
3 }" C* p% O; Y
- a0 c& N( K* y$ K- Z% t# J2 V配置Nginx支持Modsecurity
! A' v9 q. R1 W" `1 X启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
* [( H" ?4 B3 e在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
: g5 u: Z% M( T8 n# Q7 U9 V修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
* E) f# s$ y/ {5 }) X2 @, ^5 w8 E5 w% |

4 H6 u( s  |6 f$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
* d' Q3 W, m' G7 E  listen       80;
, @2 _7 l! x  ~6 D! N/ b! p/ C  server_name  example.com;


  location / {
  O5 S# \. C8 o- e5 {    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
% U1 `; n& q1 ^1 d  }
}
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：
. Q9 I6 ~  k9 r* d( _+ _1 J) g2 `; W

modsecurity on;
6 \; c. H. O. J: K" o6 V! ^modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
! D& S/ q* D" l7 s3 d) y  K1 f修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
( [, p# |! o5 P; n% u& a
) T! b' J. M, @- {
. [1 }1 L( j4 N/ \  w4 c: H$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
$ s8 Y( i& H- Z  d
/ U4 b/ J9 }0 U! q3 |: Z8 d+ W
3 R  n/ Y2 o% W6 A& aserver {
  listen  80;
& Q, K, f0 D" e, }+ |$ t  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
/ N8 S. s( {: f$ r6 A
1 O8 @/ ~: C$ w. S' y/ m
  location / {
2 q. v- z5 H/ B& p
+ A. s, T6 m4 [) h
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
* t9 C4 o2 A% M1 B1 |}
验证Nginx配置文件
  J$ L' a3 |3 ~$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
: S/ R8 m0 E  L2 _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

# o) x5 I( X1 w7 Z, U

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。