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。

# K1 p) d$ D. S
7 t  E; T% J8 ?. ?# I5 m在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
- J8 Y; S: L. R. N) G: k8 C

: i, V, p" V& y2 P- V1 T什么是ModSecurity
5 V) x9 @2 D: O9 ~0 `  E* _6 \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。

$ a6 R2 H' D- B* x, x# V3 R3 [! H
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。

0 }# @! [# ?( A& O" R
' k+ u7 y! |9 @/ wModSecurity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/
% F% F9 {/ S" f( |1 p
% W( K' U% _# v1 l( @0 ?( P* ?
6 w  N7 t% z/ q, h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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
* i5 ^! Q) n$ M# k  |

7 l; F" g# |; x1 X* THTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

9 h( p9 Z8 Z  |5 b
2 n* P1 t, e, d+ _& q8 z* ~Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
, x# B+ a7 j  @5 d8 A# n' n
! r2 j' R' _8 b. ~7 \2 W+ g) g
HTTP 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。
( x# S6 a0 H/ V6 X

6 N1 }$ ~; \+ ACommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
* C! B4 }7 ?& [, Y, E- z* Z& N检测常见的Web应用程序的安全攻击。

8 c& F! l6 U/ K$ @) g
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。


Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
  h0 M7 Q. n/ @检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。


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。
  T6 Q/ i) v: p0 B0 E+ R
+ N% I! l6 T2 y8 \
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
6 H5 v+ Q% L( Z, E- T3 R( V) k3 [& W检测伪装服务器发送错误消息。
, s- h4 Z# v2 L4 p+ h+ N5 Z, d

安装ModSecurity
软件基础环境准备
$ z1 g! \! w! e; j+ t下载对应软件包
2 w/ E4 {# V  J$ cd /root
$ 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
% Q. H1 y3 I) ~6 OCentos/RHEL

8 B% U( a  C' L* u4 T9 A9 w
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
: E# A( _5 s" H( U) A% b/ R

. K" |2 u& m9 e- i" ~$ 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
$ ^- @3 ~; G0 a7 Z( o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。


3 ~! [; x( l# }9 k方法一：编译为Nginx静态模块


! ~6 d, z; \8 m, ^; J* d! F8 @4 M编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
" L6 S) X7 \4 J2 k9 _$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
( X( U9 `% p0 L4 Z) h$ cd modsecurity-2.9.1/
5 p- M3 T% o" u1 l$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
* V) t0 B4 k' R4 j& M% n0 {编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
+ p1 `4 O9 U$ ^- i$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
7 ~5 t  Q! _5 T$ cd nginx-1.9.2
! `1 C  ?5 s! @4 G9 _$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
8 W( [3 _% m! ~, v+ M方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
+ k9 e; I" Q+ H4 @
" B3 z  O' E5 b" J  R/ m
; O3 k2 B% e1 O# L编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
* |& A8 O1 h5 m9 w# B# r2 [$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
; W' d, |( N4 P0 W2 ]. Q$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ m7 K. p) k: {! J6 J; Y8 }$ git submodule init
3 G' P. d7 V( M% P2 m4 S  w8 Y$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
/ @0 w7 U( k" m& @9 P+ j
* G- L& z: F+ G
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
$ d5 a& M8 f! ^. Y3 k- w! s' z. nlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
: J- y' ^( ]7 ~7 Q编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
& N: C$ A" Q& U% N/ a

$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
. h. N. c- S# o$ e! o0 c  H, F$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
1 v6 N3 T6 X2 M* F: _3 g添加OWASP规则
8 e' e" X7 E/ s6 i' _1 E7 wModSecurity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。
) h- B4 S5 z6 d

下载OWASP规则并生成配置文件
- D5 i4 G3 {* v& l; U& D) M$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
# Y. v  R. U0 A0 R; U; w6 t& V$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
+ s- h/ r. C' E* `0 v# b( I% Y, l$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

. E) U! r- m& O7 ~9 H
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
4 D# z" P* K. W5 i1 ]6 k$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
$ }; n" R  Z2 ]7 ~) q$ 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。
9 ?- X, M, ~8 x  N7 j. T$ p( Z5 N
/ Q1 W3 Q& |! e; c, V& s' W, g0 \0 B
启用ModSecurity模块和CRS规则
* E3 R& n4 k" c* ?$ t& R: O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。


* u9 H2 X9 d! [& p$ i0 U  X$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
/ }) ]2 x/ j/ N0 u! ~$ 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。
& e. p8 ?7 p- d' y
6 Q. r) ?1 i7 O
9 A5 @; P" H9 c+ S2 \1 U& ^$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
1 O6 z, y* d9 J8 e( c6 CSecRuleEngine On
( J: w. _% ~- H5 j9 ~& e$ }ModSecurity中几个常用配置说明：
- U3 _* V4 B% K) J
5 l4 j1 k# S  J& m* e* v6 K( Y8 T2 O
' r0 r0 I5 x' `4 W. p) d$ ~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。


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。

* a  j% J$ O8 [( ~
) E( L) Z6 v5 g, m$ c9 J3.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。


4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
' J3 c- H: y# }. t
9 J7 v, j6 X. g( ^; T. [
2 B9 s' ?  }2 ]; m3 V- Z9 u  |3 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。
; C/ i  ~- _. N; [
6 M8 r  d! G& M+ a
( R; o7 i8 k2 y! `+ {  a" L2 _3.x版本CRS
8 ^* O- B) z3 h. v. E, L3 F$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
% ~5 ~$ d+ Y, a( ?# 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
$ 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。
1 o6 F' y- O0 S# k6 U
2 @! d, D. \* m
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
( U: v$ i7 o1 |
2 m& [& {" g3 T0 ^+ }

[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

' {% l; b$ l1 w: X5 S
" w6 K, k0 O1 k/ R7 @8 p5 u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。
: b4 B  t3 h' x5 A! c
4 z* A6 d0 Z2 O/ q5 o
/ O* ]& C0 s1 u配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静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：


ModSecurityEnabled on;
- c4 v0 ?$ N& _2 v5 b. ]0 Q# iModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


0 f  o" F. ~( h$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


4 Y( i& K3 e+ ~4 p8 F# Eserver {
  b8 B8 Z, j; h* V0 d+ G  listen       80;
) `. r2 e/ H5 {) i7 n  server_name  example.com;


$ V& l7 X- R2 `9 f" H0 t3 U) H  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
& o2 V1 I7 R$ [$ m9 {/ _1 I. A    root   html;
    index  index.html index.htm;
. Q- v+ V6 i3 |2 ^0 B; n& g4 K3 N  }
; N9 [* H! J0 O% o$ \7 X% M& L8 W}
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：


7 H/ U4 b) o  Z9 pmodsecurity 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。

  l. K. U# t7 \5 [3 n  \
2 ]; ]+ l6 @, h$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1 t9 B& a/ \0 {% N
2 s; h1 w) }( R8 {0 b
server {
6 w& U  f0 I7 k, E; f  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
% H" b( t" g; o7 h  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
3 d: h3 k2 i! b$ g4 u5 g) p
7 c$ n( v. Y: T+ {. y- M( M
  location / {
8 H/ p- P  x$ z% G3 W
  U( W" j& K% o* t/ v# {
$ ^3 O/ E' k1 {  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
9 G: w! N$ j4 ^5 n, b0 _; v; r% m$ A  index  index.html index.htm;
}
; U' ~: v; @8 n6 O& {. s+ Y% U& b' R}
) M5 A! V5 u6 h验证Nginx配置文件
! H  a  \' l; D# h$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
+ d8 L; `( Q; T- _) w/ Q4 enginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
, z. ?5 X2 l' r; J+ x启动Nginx
, l- E3 I4 K/ o$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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。

& z6 k$ Z! D) u5 q" S& t) V- A$ }1 ]