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。


在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


: h7 G  E3 a7 i1 O& [! p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。

, \3 ?. p5 J$ C- y
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。
4 R' h* s* ]2 H
4 r! c  R2 o% y! n3 {; O
& I  f% B- V3 E* A& A" rModSecurity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。

- `9 \" ?) C. N% `
% ?1 P: D$ Y: W9 {$ b" }官网： https://www.modsecurity.org/
! R' y/ P( C) W1 b- o

$ E& w, Q1 _* k; w/ K2 m; N8 ~什么是OWASP CRS
" O7 l1 B+ l' {1 V# D! QOWASP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。
5 ^( @9 Z* I3 a; c7 p

8 D% }$ ?- I) D6 b: s" ?% _+ MModSecurity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)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

  \, b% ]/ C6 h4 G+ j. i" m
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


# @3 y& Y, e9 @& gHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


1 h: i5 r2 A2 h8 t: L$ z3 ]! PCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
7 ]! E" b/ I# B8 ~+ h8 E检测常见的Web应用程序的安全攻击。
& a2 u7 O5 X2 @1 F% g/ c, k
' R/ A3 I/ [! E  Y8 x  Q
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。

1 C8 ^' Z, x' P( b4 y+ u* |8 B4 p
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
% O7 J' w, }+ X( L( e' m检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
% S$ A6 p4 D1 n$ f/ p
, M0 _2 J: B3 {1 E! C- F0 B
- P, i4 V: B8 j- U0 STracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
$ P2 ]* w7 ^+ E5 J% @" Z$ ^" m$ c信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
! w$ R5 T8 v" R0 {6 f+ W: l% Q

7 f2 n/ @6 p7 bTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
. V! ~- J2 o: X

: O9 {$ Y, Q: w, Y' Z8 {* `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。
7 g% @9 _* r) d# T
; z7 c- Q. q) K, A3 @9 k1 F
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


4 w$ y0 ]2 \  H, G- e! A6 h安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
, c7 I) }7 [1 ?% G4 ^$ cd /root
" S$ b& S7 {3 l3 j8 `& U$ 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

6 w5 z6 V$ B7 [7 M* _
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
5 n& u& F! i4 ]9 a% |# s' Z( gUbuntu/Debian
% |5 u4 S5 l; j- G$ x

, G( B5 |7 H) }* ?" d$ 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
: D9 R( \: X! n/ c  V; Z1 P编译安装ModSecurity
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。

" O5 w! y1 Q( N2 E; f
方法一：编译为Nginx静态模块
3 O) ?; W2 d$ n3 w

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
% Q# \, {6 W4 L: C  V, f$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
0 ~6 ^; e- R) M1 m5 X1 L' S$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
/ M. T& }9 l0 ~( Q$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
5 ^( Z7 k0 V: C3 g  v% A  S- h9 J* s$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ 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)
$ cd /root
+ \, a6 F& P$ m/ }; U! f& O$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
! N7 F9 r% a. j; S$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
9 H' b! U3 i2 z& ?% f  N$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
( w( t0 X' i0 h& a* h- g$ make
$ S3 r% p- h3 e" H$ make install
3 p" P4 A, A# |  m# J) e& hLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


$ ls /usr/local/modsecurity/lib
3 e5 }+ K1 Q' t/ V# `0 Zlibmodsecurity.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
: a5 y8 N0 q1 J1 U% g/ k使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
3 y+ |% }# q4 X: s2 a3 _$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
% _7 {0 `  p; i$ K6 I9 _6 L2 |  G& \$ cd nginx-1.9.2
( B1 \9 \  u! v' H0 T$ ./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。
( q2 k, A) k9 `! N

下载OWASP规则并生成配置文件
) l8 ?; p- b2 f( i, X- c; I+ h: `$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
5 P: S) z2 K$ V$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
0 L6 H6 ?) c1 d! `- i8 D0 B$ ~$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
: g4 k  p5 ^( Z7 G: W) A( B$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
; B' e! w- L$ t0 D- Q配置OWASP规则
) R+ {4 A3 Y' {4 e编辑crs-setup.conf文件
) m% V9 F; M' \& c$ M9 }

$ 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
/ y$ o# u1 m. Y" B- x$ 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。
' w+ x- m9 e7 s0 Z& {

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。


  C  K3 _* Q: t4 m/ |- v9 V9 L4 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。
% e8 x1 z6 k  C

' P: U0 `1 V. P$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
' k. V3 f" m* T! w& A! S$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
2 K& Z) v7 j4 U6 U( V! d4 [$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
# A) m9 T8 s. _9 D3 _/ D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& {0 \8 L7 _
9 \7 x6 z2 w, r, B. j1 U, P! P$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

, ^! y- r2 e% `0 f! |# E1 \
" H/ b3 U% [  I' e2 ?# b) S7 X1.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。
0 b/ S2 N* a" ~. `: z

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。


( m% E/ @" E7 O$ \+ O" g" V' _7 `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.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
5 C4 C" `3 ?, p
+ H; K% K! P! t5 D6 Z7 N# ?
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。


! w4 n4 f7 L$ s, I3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
8 \4 v) o1 ^% m+ ~# 生成例外排除请求的配置文件
' G  u. r! }* R0 \( \$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
& b: ]+ e* g4 _$ h5 E; B- g$ 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
; }4 y! N5 d* Z2 O; H+ G% \7 Y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。


5 O+ Y8 s9 n, h4 V  M$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

5 P0 W' R( l; T1 J" ]( 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。
/ h/ O) @# l- v: f  K; H
2 z0 R. S+ b6 u  {
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
. R- @$ t3 @5 g/ g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：
$ n+ n9 H9 t9 \5 _
; }, u- u  v  d9 c& d3 [9 E
$ B- j1 y3 O  H2 }$ XModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
" k* a1 `* D2 W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
! b7 K& \3 c- b# q# |& x* w/ j

; a9 s) c& F0 X* R% @3 s" a* L- mserver {
  listen       80;
) e- {8 h6 h# Y. g  y! d$ X2 H; {9 W  server_name  example.com;
1 ]6 }  [. J9 c6 W/ Y; o
& t6 K8 E' i* N6 i( P6 R7 W) d5 ]
  location / {
% {0 T3 s' ~+ M4 ]1 {5 [    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
5 W+ {+ \5 f! X. ^! R, U  _) H, i, P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：
! Q/ M. W# ]2 j7 {
1 c4 |% S2 o3 T
modsecurity on;
8 D/ g7 K: y3 w9 f/ L1 Cmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
) E' h0 h- R8 C, l- ^修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

- ^) c' n" F( t( f. O
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


1 D" ?7 ]7 x* z8 A& v' iserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
9 b, k7 z) P) Q; D9 Z5 c. a  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
& a. m3 d! d( ]1 W' G
2 T1 F* i! h' ]  Y
  location / {
$ h# `) m% L( m9 G& J3 S  t$ I4 J: a

# J1 Z6 ~5 G3 }# M' u  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
+ U( q$ w2 J6 d. \4 C4 G8 c, f& R$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
! Z4 u5 ]( |1 L/ u  `nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
9 I4 m+ ]: y! v. h+ @$ ]7 rnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
2 o7 `% d1 a* f& r, @  u0 o1 f- u$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
) F4 H  N7 x* s& h- w6 K0 `# z
! _" s  l+ f. x9 I9 u2 u

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。