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。
+ r4 o9 H1 e' O# t. f

  J4 `3 A: \2 B5 S在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

1 S) S+ F$ a, q+ o& j
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。


% z: n3 z0 I- S5 i( R7 t/ R7 jModSecurity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。
3 H1 D- x; z5 O6 n* e/ c

% `- ]' o/ Q/ q$ H1 ^- v; K7 k1 w/ |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。
1 k" P# p/ t* a

8 N4 l" V3 Q8 i官网： https://www.modsecurity.org/
, s  I  E! }7 Y- q: e% [

- I+ i( X. M, ~6 k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。
4 o$ ~9 J' w9 A! W& }6 ~. j  S4 z
9 M1 o* {6 y) p% \
+ Y0 J- y* v- \* F' `& ~ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


HTTP Protection(HTTP防御)
' m/ z# H/ M& U  W1 xHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
5 _. @* ]' Y6 ]$ h2 L: m2 T( a" `

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
' {2 r( w9 j- V  P利用第三方IP名单。
& c) N4 @$ C2 l3 i8 b3 _7 }  `$ _0 F
: H; o4 I3 e& E: t2 B! {# V
0 G. h% F3 |: c7 m8 iHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
% D" Q3 y% M6 V6 z+ u5 V- H  Y防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


2 j+ M, I# A6 y7 iCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
( y0 }9 r' [0 I& @7 m  _# w检测常见的Web应用程序的安全攻击。

: o# S# @% X) k: _
; w0 B; }" ~4 I3 t- zAutomation Detection(自动化检测)
6 R. Z% o# h3 v9 _0 [0 h+ m- d检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
, X2 K* f' V9 o
9 @& c& s- ?& Z4 j7 t1 \0 N
2 p+ Q, z4 v2 f+ ]4 PIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
9 b  C. Y7 P- G! V2 t检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
2 `4 O0 u2 P# `4 S5 \: g0 O  I  F

# ~7 f, G; u) Y5 C& O5 B8 Q$ JTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

; G  S" I% O  y
Trojan Protection(木马防护)
1 i5 |9 o& N9 }! i检测访问木马。
; j: S! [* n. {
7 S% ~% [/ u" ?# Z" ?
% z* }- O$ M/ D: nIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
4 I' q1 T- K! j* S, o3 i; Y检测应用程序的错误配置警报。

. g# N2 S: V" s3 U! D6 `
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
, I3 h& `6 e8 W- I1 \: c0 ^& V检测伪装服务器发送错误消息。
( b8 K! E, E  t' e: |; U1 w

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'
$ x( Q( q6 i/ H7 F2 Y4 Y* o/ `2 z$ 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
! l" x9 o. D7 Z" U- q$ dCentos/RHEL


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


3 C, u, k: m; C0 U- K1 \$ 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
编译安装ModSecurity
& m1 Q& o) k# X& i. BNginx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


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
9 `5 I/ Z# h3 r7 X$ make
" E+ W( O( @% P" I5 O( u1 @- {" c编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
, c1 n" z( Y0 x, O7 u$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
( [# u6 i) H# I/ g6 n" G+ o9 |! i( }方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

1 d4 J% u# p! `! h: f
6 ^* }7 L# L/ b- `7 V  l* s编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
* o  W4 g2 w1 @- o$ cd ModSecurity
+ F4 Z! S9 M9 T( _% [$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
6 Q. C) O* s! T3 h- d7 t/ C3 q6 N' G$ sh build.sh
$ git submodule init
& s0 r5 u# k; q% F4 }$ `, ~" U9 p$ git submodule update
1 c4 \+ Z5 F% w0 s0 V2 v. X$ d3 ]$ ./configure
$ make
$ make install
+ n5 B: Z2 a% f' [LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
( k) o" g* }/ `* M0 s
1 A3 [3 |  B) _5 K$ u, k7 c
* j6 l% v! R- b* M5 A1 Z! l3 m$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
' E2 z2 Z- t3 m1 n编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
4 [1 \* c) c9 I. U5 l0 x使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

5 d% L) E1 ~+ q
/ u5 a/ W/ w4 }# b$ |" Q* o" @$ cd /root
3 s! C- l/ T8 {' Q; `2 W, Q$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
6 s- v8 E* A* H" g$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
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。


+ ?; O5 d: N  R5 G0 k% D下载OWASP规则并生成配置文件
: g- J; s" V9 I1 S# s. q& B$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
+ n! H- R" m( o6 \) U7 ?$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
0 A  o0 a1 H: Y$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
+ i  @- ]! _& _5 K$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
. _7 F3 d) f0 t9 H, u$ ?编辑crs-setup.conf文件

* p, I; V$ E( t: j1 t# ?3 R
- `5 ~1 u" H# |4 d$ a3 q$ 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
" @& U2 d+ X, D$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
& {- A( M7 n2 Q( I% C$ M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。

% w) d5 [7 k: G% U9 S
启用ModSecurity模块和CRS规则
& P  T& B. a" D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。

5 S  d: R  D  ?' Y$ d. p1 D* E' K
9 [, E& D: ~& K$ v$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
, Y' k* S/ P' L" @$ 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。
; w. l0 j( N" Y# a7 v

# V! ]* @8 s4 R+ R  y+ N$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
$ o* p: R$ M$ p% a. C; M$ uSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
8 @$ \/ F! T4 V4 }+ l. {

! `* w6 Y2 I2 m. `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。


4 R8 }9 U& B4 R4 K2 n. @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。
2 N. [% O" N+ k$ Q
# G1 d2 m6 h. \8 p+ z. x+ T2 W6 S& Q. B
6 d( @8 Q9 F* k% R3.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。
, x, ]) X" k( s
$ w, v5 L; u2 [6 x* h- i. F
6 E8 K4 `% T7 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。
2 y) K# M: ], k$ }4 y2 l
* v( p- x0 F2 p) B
7 i( t* q$ J# U7 `# G- z1 m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。

! n9 Y9 [0 g. v  R$ ~  G$ V8 ]- n) {8 |
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
$ 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
: i7 a( C5 I' C2 `9 y: C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。

- g* q( ^2 E- r5 {( Y. ?3 L! l* U/ j
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
3 K% \3 p5 Q0 y3 N4 U, c

[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。
# |* Y3 V8 H/ {" e9 @9 [4 g6 [
# O' ~9 Q) [# L+ B& E1 d2 c& c
2 \4 f0 H; }+ C; y" s7 _配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
# w4 E8 X$ F, e) ~1 Q/ p( v使用静态模块加载的配置方法
7 N# n% q* X" e& k在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
$ P; y  Q$ @0 ]6 D+ r* p$ p7 R0 p
. S7 R- e" d/ k/ O
6 M2 {, a# K; p8 b3 B9 p% [ModSecurityEnabled on;
  ]7 K8 |( b% @7 s3 S. xModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 E- P. ?7 _4 M  J

8 Y' G/ A9 |% V' Q' wserver {
' X+ g% L' ~. T* D  listen       80;
  server_name  example.com;
  {& _1 _! o6 p3 }$ X( Z+ n% A+ j& b

  location / {
) w" V) p: l- ~    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
& X, z! ]. E0 r2 y' l) d0 b  }
" h1 g2 T! z$ @" N6 R4 r; b! {3 H; ^}
, X1 w) o7 ]6 P: ~7 R1 Z; S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 B8 D4 @; J" S7 [% B4 e+ H

% x7 }) G) V8 a4 jmodsecurity on;
0 }$ X5 t( ]/ V9 ]modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
# r+ W, m1 w5 k6 _6 j. p4 X3 @修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
* ~5 c( c" a" V

! y: B8 _. i3 ~( o9 Q: W' z6 d$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 }) Q3 `7 e: ~* S

" P- T) k) g3 d7 P# O3 G- H6 N2 rserver {
  listen  80;
  t: ^  F' ]4 m7 {/ a! u  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


" |5 A7 W3 m3 V. j7 l) x. O  location / {
9 G0 t+ Q4 n) m% u6 B
) J6 |. m4 L6 Q+ z% k9 f
  modsecurity on;
3 g* b' L- X& m; {& M! D  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
8 m9 g0 ^6 |4 I2 z4 J  root   html;
6 H6 t& z+ v7 n* |: }- Z  index  index.html index.htm;
4 E! [. s! p# f2 L}
}
验证Nginx配置文件
5 C- @; T( ~1 }$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
2 ^! o" u, P- K! o5 E+ inginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
/ b+ U0 L- V- v! C启动Nginx
$ /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。