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。


' H7 m# I% n! n0 {( l* B在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
9 g/ J+ L5 A; k+ }

8 q. w3 H) ]  O; H8 H* [+ H4 s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。
% Y$ X3 u/ |2 W4 M% o

9 g* T3 [, ~  A2 zModSecurity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。
; l! ^( @+ J# o1 ?
% _# S9 ?1 A, I( @4 g; o
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。


+ G* u9 p# V  v+ |官网： https://www.modsecurity.org/
! }* c# j. s' X* ]$ y

3 A$ o9 I/ w( s$ ?7 _/ h- D9 p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。


$ x/ f3 D* A! R1 g1 q8 h" ]: }ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
! E! \; g* I, n7 o2 B2 @

HTTP Protection(HTTP防御)
2 U8 ^) O* z# [/ H* W! H) @HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
6 _6 U( L' {/ X9 f防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
# L7 r0 p; \5 c9 ?3 i! N4 \/ }+ r
4 P7 @% S" X5 u. T
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
3 I. O2 d2 C4 }; N0 c检测常见的Web应用程序的安全攻击。
* K  E1 ?7 ?" e
; y" q0 P/ G0 e9 y) p2 R( o$ c0 F
) i( Y/ j; |& k5 D/ y$ R+ b# QAutomation Detection(自动化检测)
' [& ^! e2 ~; `: U- p) B* X; J5 T检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
' I3 F* V3 P$ r3 u; B0 H
! F+ F# C5 S3 X5 j8 x% B! ^! }2 Y
! M1 q, V, G& S- H: X" P  F+ d8 s8 J: t. jIntegration 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。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
% r' b" Z. ^1 ^& Z信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
0 t# |% Z. n. H, B

Trojan Protection(木马防护)
1 h& `$ z! `/ J9 g" s) Q' L5 I检测访问木马。

. m/ ~1 V# Y, ~& _
7 B0 z% @' b' ^1 G; _Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
# ~0 p0 q; T/ H( ^检测应用程序的错误配置警报。
" m- ]6 p/ D- I' K9 V# e( F
/ L/ }, p& A, h4 Q& t
; p( b6 g* S. |Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
+ r$ Y+ j# [% \软件基础环境准备
下载对应软件包
8 q9 v: d5 n$ Y/ m$ 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
Centos/RHEL
2 n4 g0 g1 N7 c. s% ]

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


: P7 z* _. m4 B6 M$ 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
8 ?( x+ X! g9 M, Y. l! N编译安装ModSecurity
" ?% ?$ ]" g% ?( d* a; K/ MNginx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。
9 |/ ]' y2 P. l5 v$ Y
' U; l7 [; }+ ?0 y
方法一：编译为Nginx静态模块
" x5 b2 R: W$ p$ f. M+ i8 k
+ L- F  L7 r6 I' g1 k
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
1 p8 l; P5 I3 H5 e% ]: {' L$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
5 k# T4 W' p  M& i# A- ]) T" O+ b5 B/ W$ O$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
! q. _: ]9 c5 S1 n$ make
6 D* ~$ e. m( I' M) P编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
2 x( R) Y2 v5 N$ n- q$ {$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
0 E3 t, ~8 R, Y2 X, |% x$ cd nginx-1.9.2
8 K- m" `: M' \" J  \0 ?2 m. ~$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
: i7 j$ o  `3 @$ x$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

. V8 i7 d0 L; E" P, _! u
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
! H# R) O4 |& B0 z, s4 g; G* c" n$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
/ H. R$ U  M4 l$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
: g$ i0 t) h6 }4 u. _2 _3 a$ git submodule update
$ ./configure
& r, p: R, e, }0 h$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
8 T& f8 x0 S5 j

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
" v' m2 Y+ h! G编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
6 \+ W& I: }& z. T" ~" C6 i3 \6 Y. t

$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
0 ]- ^5 ?) h7 \4 M- h2 K' |$ cd nginx-1.9.2
6 y5 W- q: w! P$ W  J8 P$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
) ?% ~2 I" D% _3 N添加OWASP规则
/ e" E1 _# x  i7 G4 k( Y. cModSecurity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。
7 C& G0 Q9 i; ]

下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ `; D" s% D' ?2 }/ c$ o$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) {' h9 `# X% U% L3 Y$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
! H+ v1 l$ z  S8 w9 _: W配置OWASP规则
3 b) t' y5 f- Q5 j' Y编辑crs-setup.conf文件
! O! m" `# {, o3 Y2 Z
3 M4 `; ?8 z* _7 y$ S4 X, B
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
8 K$ W& C6 n1 Q& F2 I: B" Z7 u% s$ 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。


) J0 J7 V: S) q! P: M启用ModSecurity模块和CRS规则
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。


1 ^' x8 R5 j6 k; `  Z2 Qmodsecurity.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/
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。
7 k, m" m4 o- x' Q8 Q$ ]$ _$ i
! Z9 [6 z+ D9 U7 z& o2 Z/ g
  l' U1 s2 t* M' V  ~/ H. J1 H$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
. o/ L% j  |* m/ ~0 c, lModSecurity中几个常用配置说明：
  ]" y! V% `3 M" O3 m* n+ b

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。
- F0 i% ^1 |# ~9 K0 z- X

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。


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。
4 O+ I/ ?# `2 H) G) |: G
7 n% l" z: I; k
0 u" G1 ?* o: p, ^! h2 C% u' [$ T5 s4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

2 c! L- k4 M  m0 W" M- @
* b  t, o7 M0 i3 X$ P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。


3.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
7 F* s. f% `6 m+ _$ 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
& @2 f2 `' h6 c3 |$ d$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
9 s! K4 ?' W. [( p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。
3 c& N5 q: d' Z3 G
2 r4 c$ o1 a% q4 h/ \) i/ N
$ 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

8 V" [, y: Z: V/ B( S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。
- _! _( [  @, m! q" p

配置Nginx支持Modsecurity
3 Q1 Z  t+ b9 C# X( W3 X启用Modsecurity
. a2 n, _0 n, b+ g* V使用静态模块加载的配置方法
5 W( @8 f0 A8 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;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
$ V% m! o" Z/ r5 @2 X

' Q0 R  Q2 v4 P- V7 G4 T, R$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
' g: a2 c, z4 D# X. _  s
2 p$ p6 q0 l5 t! k7 d
+ }( ^/ _4 D+ l% L% E& x% Wserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
) v' p& s8 ]# n' q

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
9 G/ t* S/ Q. F" g& p& q. F1 e, }    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
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 j0 [. c; P* |4 M6 D8 W6 z% G
' E3 U- q( j% wmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
9 i7 c/ ^5 z" F: Y1 K修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

; U; R- A+ ?2 g6 [6 R3 j
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
9 k' {1 G9 y# d- S9 ?( x! j

; Y& d# b. E( Xserver {
6 K: e/ _% g+ p& T5 T  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
) W$ M" c+ ^& m# b7 R* c0 [3 {1 `
) A7 I( a# F, X( _" f
/ E8 ~, s3 e7 E7 I  location / {
4 r0 m; i. R/ l2 m9 f% \6 q. x
! w' T" N# d1 K$ l
- H8 X, ^( v$ t  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
1 R- {% ~3 m" u1 \  root   html;
1 S. `( z& n; k' o1 O" }: l  index  index.html index.htm;
: T% Z( D5 ~. Q& f$ n# n) a}
, q) N/ l' L0 c) d: E; ^5 j7 I8 s) s}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
1 y2 R$ N/ R) S1 tnginx: 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
2 |6 O6 N. o, P  j# W# ]( j$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

/ D+ L9 ^9 m! w/ `. A

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。

3 ?8 Q) `# l  z6 V- N