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。
2 M" x0 z% I1 |( ~$ a: x9 [

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
9 i; a, \6 B5 ~8 W2 T

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。
0 O4 V1 ]) e0 y" w
2 }! x0 K( N/ ?  P
( K. V  i: V7 b  }  \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。


ModSecurity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/
/ G- v  V9 B6 Q
, ^7 M1 s: d& y* P* D
什么是OWASP CRS
1 A  U4 H1 t& s+ gOWASP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。
) }4 l3 h7 I+ \" G
4 \" B7 O) G) w0 q. ?
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

8 I  k( ]) i! ]& x( `& \; F0 n: {
HTTP Protection(HTTP防御)
1 y  @* ~" W1 gHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
9 s& S' p: [' r+ c- P0 r: Q0 r利用第三方IP名单。


HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
' \. p. X! ?, n* Y8 T6 l防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


+ ~1 U: D2 i0 \( F& A( r# [( c6 qCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
4 i, h# `- b/ {1 j- {; V/ x' X; s检测常见的Web应用程序的安全攻击。
* u2 m) ~+ g8 T3 h. s
. o% _' k+ Q1 t6 L9 `: ~% ~
Automation Detection(自动化检测)
3 ]# m! y0 g7 |; a/ {检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
- ]1 u1 R6 h5 a2 J' e; B6 F/ X

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。
) U" k8 s( j6 r( u) D$ o+ f
' f* @* M1 ?0 c( @
4 a3 J9 X3 e3 q# |6 `Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
6 W0 }3 i! E0 K& G信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
2 w: Z5 m1 I# D' R  V
1 `$ A' H2 u& _" Q1 ]
Trojan Protection(木马防护)
/ ?: j& {! q+ C6 C. i& \' N检测访问木马。
. l/ l4 S4 D$ l/ v/ E
0 R3 }: Z) ~+ B$ j
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。
. }  q: ?, d+ D8 D
3 }! l- K9 Z& A
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
* \6 i2 M/ |' j) {/ [5 D5 Q2 c

安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ 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
  J  ~5 P7 N4 w% g# {% R- q安装Nginx和ModSecurity依赖包
2 I8 B+ q0 W: F. c- MCentos/RHEL

1 A% `# }2 f8 H- t/ u
5 U  g9 @+ a3 S$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
6 m- n8 R! M# E" i4 {7 ?4 d. wUbuntu/Debian


) x; z# P: V( i. 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
1 G) S# K2 _1 N% J编译安装ModSecurity
9 @5 z6 X3 Y1 ~* P+ p* J* ]) e1 _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。


方法一：编译为Nginx静态模块
8 D9 n" d4 a1 g4 B' B
- T1 d$ D* L) J6 G
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
7 l9 o  U1 m. ^' J3 Z+ p- T# ^1 m9 p$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
3 [4 o4 O& g8 I% I1 z; k: A- @$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
. F/ p/ B5 E, P; G$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ v! Q  X2 B! @$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
. c- b, a  H/ I- w' U& b/ V$ cd nginx-1.9.2
( ]) O' `* ~+ o* T% {3 l$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
, C, J& @8 ^4 K0 R7 r$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
0 Y' F& m- K0 O9 \& w$ cd /root
/ l; K% Q" X. B2 [! c" }$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
9 [) ]: g3 [3 x% N$ Q# x$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
. s9 m7 B* D0 J, B% B, t+ K$ sh build.sh
$ git submodule init
, h# S$ Z9 r6 o; D! b$ git submodule update
$ ./configure
$ make
" q" T( d$ y0 g( ]# I3 p$ make install
$ }0 C; W% _4 @: v' b* H  B7 f3 H. tLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

: ^: ?+ [# n) z' `5 G# @; Q. j
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
, J1 C1 T* u' t% {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


- k% q  Y( R7 u! M$ cd /root
: I. \- ]2 u) D5 g# e1 U6 r4 u$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
# h0 ^& j" k# T+ l+ u: k6 Q$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
. @+ [! V+ I6 W1 d% H$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
' g: K& k9 [8 h. K1 Z2 ^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。

: X, x9 g4 \5 @0 I7 T, |: m/ t+ @  c
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
& G9 V2 D$ v1 F$ 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
2 f2 i  r0 \+ h* _配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件


. P: I$ B5 P- Y' c- m& f7 }: o* z$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
+ L" e0 U; i% C0 R& D4 Q. ?8 [$ 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。
. [$ u+ Z; k  h, V5 i' u8 m) d* }

启用ModSecurity模块和CRS规则
+ O5 c/ y3 ~+ s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。
3 y% r, l, A9 {/ n

5 _) }: m: V* `3 o4 d( O; lmodsecurity.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。
% n: [$ a9 L, F$ `

# E9 z6 B9 r- e' _3 X6 `# D$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
- H+ `  l& V, F  v5 }( v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。
* z" F; v- T5 \4 l8 I$ T0 @
$ m$ @9 W( y$ Y$ H5 E
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
2 v' f5 h5 {2 Q5 y+ ^SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
" F5 g& r) \# G& t9 l2 K0 R

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。
+ N! m, m6 U8 x- N9 g3 }+ b. J

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。

& T- U( Q* Y. B1 O
- k+ h, h/ d5 k5 `- }' _4 S; i5 u4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
7 N) C$ y- b- Z! g" y
& x" t! o; C0 N) x: C
4 e( P- X8 g/ S- w+ E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# o7 ]1 C7 p6 I3.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
9 {0 z. U* e4 C2 _4 z7 Y$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
! l/ N% N( U  O% |1 n2 t$ 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。


$ 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

: z% h1 u/ t) R
3 m0 s: S! ^$ N" i- {8 t. S: \5 [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。
+ E# Z) C. I* o0 A* u# r1 u
- K- K4 q- n8 u9 V, `/ O
# J- _% t% c, g; k" K( b1 n配置Nginx支持Modsecurity
6 [1 ]. C# E5 [启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
! f* v  C) J# k, l) O9 b在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
! }1 P4 y( a* O* |& Q0 ?; L& sModSecurityConfig modsec_includes.conf;
( c0 u' L! M) T修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
. t/ i/ Z" \. J
) H9 |$ s: h  e( H3 g: Y9 Q
& o' ~3 {4 L" b# `$ C( ?$ |$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

- ~) X0 O, P. y
! R* `4 g- s2 L# Qserver {
# A9 M% A) E: }  listen       80;
0 s7 a/ C; e. Q+ B! L( w! B  server_name  example.com;


" U+ s7 c6 C* w* i6 J4 \  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
3 ]: \7 x+ O' y  i- F  H    root   html;
! ^. l; N3 |6 V1 V3 ?$ }: c$ v8 ^8 s    index  index.html index.htm;
  }
}
9 k( I4 G! ~! x/ R7 r2 [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：
4 }9 Y8 l$ r! ?8 W) Z7 R

* N  l6 |, n. A3 @. cmodsecurity on;
9 R; v. b: x* h$ {, l: \* Qmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
" }$ k! p  i, y& G. W# Q修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
: P% r' y. ]9 R) |# m+ {. _
$ t3 u+ Y) y% B) L1 `8 ^
* b8 r) [$ o5 `) X( I( h$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
  M+ T2 i' a: X" }7 {6 |
  q0 g; @; j7 K# |
server {
% d) y1 ?8 n" P! T& ~7 c% a  [  listen  80;
. a8 z( H, Z' ?0 q5 \( p6 s6 s  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
1 r/ v( R, r0 z/ _9 k& @

  location / {
8 W# m' |) b0 E7 |6 v  d# }

% M4 q& i! O3 J, c  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
& I9 y$ g  {0 k/ r) a, c5 ~  index  index.html index.htm;
* O7 {: j+ i9 w( Z' D8 _}
}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
9 v5 n0 g, I  @$ F4 q1 [8 Vnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
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
- x! C7 r8 e% s1 n" O* x

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。

$ z* S1 a3 w( m! x3 B