利用ModSecurity在Nginx上构建WAF

admin

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。
% m- y% S# O# T# Z$ `9 ^
7 C4 }9 y9 o- i" y2 r
( {( i; |5 B: u% s. d在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

' _: W8 I6 |2 z: a3 ~) {
2 [' p$ v* @5 c7 v1 ~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。
: P$ g( @' j$ ]  n9 ?- {

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。

9 e; ?, x) L6 e, [& Y
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/

: {' q% t8 |1 X
  Z5 \+ f/ z: W( V! @' n什么是OWASP CRS
* Z2 A: Y- t% ]2 m. M) k3 bOWASP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 p! P8 m. ]$ z. s
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

2 z/ ^2 O; S' v; w
  f7 N' S0 p; `0 E& Y5 q3 lHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

! G8 F$ ^2 s. J
2 t" U0 z0 i- H- n7 o. x/ AReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
8 X! t9 ^- M2 R# e, M4 o
: x4 O; o! c: N1 y
* c1 [. H0 M6 h) I: IHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
- ~! [* f* ?4 a9 `+ E) r- k& ]0 y防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

6 Z7 S0 O: n5 b: `
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
/ g& C; u9 ]9 ~* r( N8 F# C5 e检测常见的Web应用程序的安全攻击。


Automation Detection(自动化检测)
7 K/ ?7 G6 s* s4 B% Y; ]# H检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
0 B& E3 n" c$ q3 H+ V( U
' v7 H, ]; O8 {! A" T5 ]0 Q
( G$ j; D, ?+ @: k$ k" M8 `Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
' o: d6 b& A) Y+ [) A3 c检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
( \2 f/ H/ v. x1 a7 c# c

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
9 Q& W( D) {: U" Q6 ?6 J信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

9 V3 ?* ^" x# ]0 r* z
  O; I; w/ M( X( k! \Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
$ E* \# J- A2 r1 L
# F6 B! p8 V4 J6 r' y
3 t4 a) o/ ]7 q- n" Y, vIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
2 n5 K( z5 \7 a& S* m. |检测应用程序的错误配置警报。
2 Q" Y3 `5 K+ C3 ?% M' D: u1 Z. o1 I
" V; o( t$ \# N3 z
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
: b3 B- K( A) F, o" J检测伪装服务器发送错误消息。
, c+ N9 L' i! H1 R

安装ModSecurity
, I' K7 x2 ^: [  I软件基础环境准备
' s: a8 g. I# n" k下载对应软件包
8 R6 w( l3 g+ }) m$ m" L$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
8 S) R4 h9 |& k6 ~% Y$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
0 p' {$ E+ m5 p* G, [安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
3 j* v6 E. M' ~

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
: H# q, a5 \5 n* D+ y; y' VUbuntu/Debian


0 S, x3 S3 I3 H! @* G4 x8 f1 }9 o& f' D7 C$ 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
5 Z0 _) x  I/ n  g( n( z0 q' y6 @, H编译安装ModSecurity
5 Q- ?; ^, I7 |* u1 ~& F+ VNginx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。
5 z$ ^* ^) L% ]$ m7 d

方法一：编译为Nginx静态模块

$ @. P0 ]6 g6 d0 ~$ d8 _- e  x
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
% f; S5 n7 y3 h) f$ make
2 Y$ ]0 |' H( y编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
  ]( r" |# Q* \/ w% ?! D$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
+ u7 V% w; E! o' V! S方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
5 `# V* D) M5 H- p

, L7 X. q- \7 V& i/ R2 e编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
; b5 e8 X& ^/ e! l3 ~$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
8 D9 T" B2 T7 ]" `3 A' }  A$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
6 F; g2 R4 v& |8 P) e( q/ `3 J$ sh build.sh
1 W1 l  h) `% h5 }; A% ^1 H$ git submodule init
$ git submodule update
8 e$ s2 K9 G- u: ~$ |, v2 ^, s$ ./configure
( T3 p% c; e# N+ M9 S: }, ?+ O$ make
! G' {% G5 |: M; B$ make install
) P0 a4 n* ]+ u# \5 u$ PLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

/ B) y- W) V) v" Q6 K! s8 ^6 `$ G
) T! O5 G# p! q$ ls /usr/local/modsecurity/lib
  M0 i0 b! D3 {8 j% w0 Y* Wlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
' h  C% U; C& e3 H, j编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
& q+ a4 U5 i& Y1 Z$ }5 T9 A* Z6 S使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
0 V2 R$ b( C% s2 P

/ y+ c; o8 z4 j0 \. T/ O$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
) V  z1 a, F$ @! _7 Z+ I7 j$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
/ M* o9 v2 C1 _9 |/ F- O2 b$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
: U. E' }3 _: \& [) E5 t( VModSecurity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。

  H4 p. b6 n4 O8 j
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
& L6 n8 s" ?+ Y) x; b$ 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
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
( a, ~* U3 V: ~1 D8 i9 A

4 D+ r) e* J0 K8 w" I; n$ 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
+ U* Y& F/ p6 f! F$ 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
7 W1 y6 Y$ K9 K& Z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 g( ^/ N6 ?- `; j& U0 A9 X, J

6 P$ g8 `  s, _  P3 J启用ModSecurity模块和CRS规则
4 F1 U2 b1 ?! _, e+ V4 i: h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。
: X; y  T+ b3 h( ]
7 @! K: ^0 x, `; _( v/ p' k* W
- z: p, y: W' j! ymodsecurity.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。
; r% A" W% q/ r/ n$ S# R# u3 f. f5 ^0 M
( n/ o+ P3 W5 G$ Q
$ 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。

- L- t$ b$ s1 \7 R5 J
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：


  s. S# x+ D7 l9 f1 I1.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。

1 B9 R* t6 W+ o& g% v' F9 c
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。

7 G9 G/ n0 p! _" r' G  W
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。

2 x3 ~) l) @2 L; Y& B: l
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
/ c2 T# y' p7 ?' M: z

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。

+ {7 b* w1 i! j
3.x版本CRS
4 y' D7 L; ?0 _  L$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
$ M2 B  y; q/ z% y) p# D$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
, {  P6 N' C9 r( m: c) [# U* b) \$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
7 O& D+ `- A* Z. R  a/ I$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
' G( R  c- M" A. P" H! }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
5 ^( k! Q3 j9 X; ]4 m% f& k: x
! i  e  Q  O7 I. F7 }  i

[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。


配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
' x5 a2 J, R+ c( P! V( w( P: W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：
3 W  g! T& q4 Z. Q! O3 P

# \6 T3 F% s  }: V! A$ r! \. vModSecurityEnabled on;
5 M5 \4 j+ k/ k, m  aModSecurityConfig modsec_includes.conf;
' r3 x7 t, S6 l# o# ~! J$ l修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

6 H2 k8 D; r5 @" I7 c0 _; g
% a+ C( z& b1 _' O2 Y$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


. ~+ X% _  t$ _& K) Iserver {
  listen       80;
8 ], j0 r0 C6 R# r  server_name  example.com;
* k- x# X3 @/ U( W- B& @

  location / {
; y, ?+ V% o# N5 F7 F    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
1 }/ G5 h5 N+ a& Q1 o% j    index  index.html index.htm;
  }
1 R% Q% U: g- n* H* m. b1 M' k}
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：

( k% B1 W2 |1 @8 ^$ C
8 M3 t+ R9 }8 b6 q7 V- N' n  Y% Smodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
9 b$ H. A: G5 L3 r$ W3 A修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
3 m( r0 J1 x1 j3 S; S' g0 c2 m

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
. o2 Y2 _& W) d

server {
( U: N+ t% i. f1 x+ h& h8 r0 x& b  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
( N$ X: {! i$ k4 r- A1 B
+ X. e3 d2 ]+ y4 _3 n
$ p7 U) |( v2 o+ }8 p  location / {


+ w3 O( L( K3 D. Q  modsecurity on;
5 [. j3 S' Y1 Z. ~, U0 x  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
6 o8 J2 n" a" Q}
' ?3 y& V3 |# G8 z- }}
6 g, a2 V0 \# ]7 a; v& _2 ~验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
" v6 \) A0 q! P$ u8 ?. z) o% snginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
2 c2 y% ]" \! k" s! L- Q4 znginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
  _% W! _4 u( p* ]2 v3 r. q启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
' y  ]8 k* |+ L- i8 h+ y) w

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。