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。
; }' B6 U3 r+ x
% |2 T) E( w8 I- V$ F* O( n
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
& k# p. q) K; o9 h6 `
4 \/ p, O. R7 C3 @
7 i0 U) W8 K2 E0 W0 ]- Q什么是ModSecurity
  d, P3 m- r* FModSecurity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。
+ `  {. ^  [4 [
/ Z. h! X# `: P  n
. u4 o2 c7 x& R8 UModSecurity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。


4 s( i& o6 H6 M$ L. @4 I& H4 cModSecurity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。

. I5 ^) A3 d* W5 X
% J- w) u* _  L官网： https://www.modsecurity.org/
7 }2 C, u/ a% |7 }
. }4 P/ H: K8 }) G) M) R5 {; j# M
' ?: Z+ B7 `$ F; E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。
- `% g4 I0 |3 E$ P% j% l/ b9 T8 C
% J6 c$ g0 ~& b6 U
+ L. L' z3 [  D+ aModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
* }% O, H- w3 j3 v% U7 i

9 z9 P$ _4 p7 W3 FHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


& W7 G" P) p0 g, l$ w. X9 X/ ~Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
# S# |' D, P* c/ P利用第三方IP名单。
7 e1 N8 j% K. T* O) ]

% Y* W# l4 u6 Y9 `HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
) J8 ^  m! U' ?7 i防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
* O+ o; ~1 K2 D, i

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。
8 a" ~' a' F6 L, X2 c

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。


6 |2 [' J% g: i5 d$ SIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
( V4 O$ G" p( c9 n* |检测通过Web应用程序上传的恶意文件。

8 e' P4 n. h$ p( h+ i, s0 J
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


5 t- T8 r7 E/ zTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
: f8 [  ~) P* Q7 ]2 S4 f) p
6 h+ D" r4 x) R1 ~3 }
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。
- U" b% X2 y4 R3 Q# L
, y; _' L- e) R9 p* S1 K1 O, M
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

) h( Y" f, A/ @; I
6 g2 X( Z1 k$ w5 P2 k9 m安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
& [) H; D/ ^0 k+ B$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
; S+ A5 x% m# ]$ 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
$ Y$ P7 d! O. y" ?Centos/RHEL
( f( h3 Y- k6 t; i0 T; ^% q2 s
) ^+ O  U0 v: l# `( ?# d- F
/ l( `# R) Y9 T. k( z$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
  S0 l! F! u9 ?$ OUbuntu/Debian
) J  {9 F8 M+ O# G1 H! N0 z
' Y3 w( R6 S; M! N  c, H
$ u2 ]: \1 @2 n- M6 t# G" h* u& [$ 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
' Y4 ^1 m# m/ a! U6 L5 {编译安装ModSecurity
9 J+ [* z1 W* q% [$ C2 y1 @! F; xNginx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。

2 O- [( r* U% }: v0 c; i7 e8 ^7 k! j
方法一：编译为Nginx静态模块
+ }1 ^/ r% I2 U8 `

" R: S4 N# _8 T5 @1 X编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
- p6 U, O. W/ A1 c, S  Y0 c6 f$ cd modsecurity-2.9.1/
% g" B1 p8 Y& l# z% A! y$ ./autogen.sh
6 h9 d- n9 K0 ^2 `& R" P$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
# M+ Z% T1 M* ]7 g2 @1 N$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
  r' @+ E  i0 S. e5 K( @. `7 k$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
. \. p: |' D# h- H& A$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
" e$ j5 g1 q5 O% ~: F1 t$ make && make install
$ R' @1 Q  F% b" X1 E9 P! S方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

0 K& L3 \% x' a( A5 j0 `, b+ ~
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
4 e# a* g& l8 a5 T$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
3 ^1 j& z  l% H! A7 u6 @$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
6 Q/ |' x& S3 p9 H4 i  e9 I$ git submodule init
( X( Q2 O! ]0 y1 q0 K; m0 n$ git submodule update
$ ./configure
$ make
6 d4 O/ ]6 @) z' a9 b! L" T" Q$ make install
3 x! K5 |% g2 q/ A7 K) P3 BLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
& E- L4 t( M% J8 z, X
% I. n* l- I7 r. @% O1 ?
( {& O* @! T& c" j$ 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
- q, e! J" J/ C使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ 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
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
0 I3 ~) T- \, I, T& ?2 b! E, [$ make
# n  d; u* J% x4 H' X$ make && make install
添加OWASP规则
% g; g, m- M. a2 i- K, q. oModSecurity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。
4 [7 p6 f4 q( Y9 w  a
4 o( [) `/ ?9 g( y
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
; ]) c) A& m" O+ d0 y  A$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
" q( n3 [9 q( M1 O+ C! F2 F7 z- Z3 M$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
! n" c* M; L/ k0 F$ @配置OWASP规则
5 E+ r$ \- A4 R3 J6 H. ~. A编辑crs-setup.conf文件
8 L% x  x' F4 S+ a* M. m4 ^
# ~* x, L7 z( o$ W: N  i! D, V
5 [% ]- h4 [6 e$ 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。


% O9 @7 N! c0 T7 w. M启用ModSecurity模块和CRS规则
" V4 M1 K* [. P8 U$ w$ m- h1 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。
/ b; z# U% y9 K0 J: b, y
' O, @6 p/ L% h5 Q
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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
/ D0 A9 _" G; M4 B" ]* W# E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。


# r6 \) m* @' C8 `( {5 _$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
2 H; S/ ?7 K* p2 Y0 `

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。
* T/ N% q! U" j! F8 E
9 D, N; e5 I2 P4 w! m6 E
7 k: k& p  V  n8 }$ c: {& I/ s2.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。

# n3 V+ d, M7 D, E
6 H: A  K6 ]- z' B8 \7 G, o, F3.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。


* V' G" Y4 t' X) G/ {( R3 r4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


2 s7 O& o; ^! [; U8 w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。

' O) }& E0 t- ]% t, |, B
6 Y$ Z% P6 J! ?/ a$ }3.x版本CRS
6 w  a# A  q: F$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
7 c+ ~4 S$ D' j7 s# 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。

' A( R8 f4 g+ i+ E4 W, @
$ 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

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。
& d3 s2 q8 h3 x2 t
$ U- o4 y: t3 v. ~2 c$ H
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
, F& U2 c6 Q  U, ^. ?" O; y( A在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
. f- t0 H9 s5 H6 k! _& w2 A1 I: }2 hModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

" y+ D. M& }' r/ P- P7 Q5 l
% M1 o: Y" I: a9 v+ O  T/ u$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

% d  y& c: W& O$ }
server {
  listen       80;
  server_name  example.com;

* v" V/ i7 M7 @' V, \3 w, V) ^
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
) E. @4 |/ s: J9 a& K    root   html;
    index  index.html index.htm;
7 \8 \- M* X  d7 T  }
}
使用动态模块加载的配置方法
$ t9 y' v" q% z: g在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
3 f( l  E& Y9 B! S* o, X4 Z2 y
. D8 N  G2 _, W
0 V# B3 @# g. ?# |) M- x" smodsecurity 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。
' K! I3 I6 O* g7 U0 O
. ]- }. Z* v7 g; @8 c7 v: k
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
4 L: f2 \. u; P- K

4 J- R7 b! |& U% Yserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

, `& X4 m1 p6 p* ?
  location / {


2 k5 E4 ]& q5 W2 {  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
4 B. _$ k1 g. X  e  root   html;
  y, c- D2 M  K! k* J7 T4 }" ^2 r  index  index.html index.htm;
}
}
. e0 y7 C- ^, i3 [' W* P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
$ x; f; V2 M0 f2 Z2 v. [, Unginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
) z, O; E  c+ O7 ?) Y$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 z+ ^! W' D9 w$ P4 m2 |( q: Q! q
( K& v! D( P& \  m2 R2 Q. q

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。