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。


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。

% I# f" |) p* J& `# {
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。
+ E; E+ k) ]2 |4 j8 r
2 n9 L: `% l  Z3 Y) v
& }" c( H6 I6 O! x/ e% @6 L/ IModSecurity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。
* }6 g. c% O& o8 c% a
* d8 u$ R8 d# s- m
, N( B- R2 U2 m) G9 l' z7 W官网： https://www.modsecurity.org/
) u1 Z6 y  J  G

/ c+ \, n$ E1 R. [什么是OWASP CRS
+ N9 U1 `  E) `; \4 ]; JOWASP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 E4 g! ]; j0 S- v  T
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

: C  [: \1 `, y+ X% g/ c& |
* |! c) V" E) O$ @HTTP Protection(HTTP防御)
! e4 t) _, @2 m! d$ @' R% ^HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

2 S7 U3 w0 h& b! `1 N+ r0 r! c- N
  D5 c* R& {$ X6 P( ~* vReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
+ R) M; A' v  w! I1 h利用第三方IP名单。
/ j, L+ f: ^% A' P( s/ t8 U  _) ^9 v

HTTP 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。


8 I: G6 Q' Y2 q' q. D. N5 yCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
检测常见的Web应用程序的安全攻击。
+ f  [1 e& E: _3 ]; j

( L9 M: E. m) D. RAutomation Detection(自动化检测)
. b, M" |; g: g* B5 X: e9 P检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


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。
- X2 y0 K: f% |# \' F6 @5 K- o
3 F* v' h0 m% W' c
4 e) d0 `. i: D, B, V4 `Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
& ]% {; I* H3 n信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
/ H5 R) l  q7 m" N5 k7 ?
( w/ g( H" f1 Y0 ~* @7 @+ @: R
0 {  f5 y% Y6 `" t0 D8 s, zTrojan Protection(木马防护)
( S, l& P" u4 }1 T6 d; k3 V检测访问木马。


8 Y: R+ e( ?8 k. HIdentification 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。

& u- c6 K( ?: C+ v& S, r2 a  z
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
6 \4 C6 h9 _! ~; V2 l- T检测伪装服务器发送错误消息。


4 A; p/ H0 {# Q+ ?2 {$ y# d4 V安装ModSecurity
软件基础环境准备
4 K: x4 Q- |8 q3 s/ C3 A下载对应软件包
' |8 H5 }" L* ^& G' \) ?$ 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
  V( Q, _2 F  p. k# o! w
1 c5 Z3 i6 C! W
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


7 w6 w3 X, p8 D  l3 P( B  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
" W' T- {& H6 D; {8 R- Z0 S* |5 B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。
( V$ V+ Q7 t# L" S% v

( Z: K3 r# {8 b" R# X2 p方法一：编译为Nginx静态模块
& ^+ R% B3 z4 Y; ?

1 L  W7 d# `) y; L8 t编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
/ U1 O0 r7 Y6 a# _: m$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ X3 S* C, z# R5 x7 k3 n$ make
. D4 F* q9 C- l: {编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
0 j  B3 k! x7 k# Y! I7 G, j' i$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ Y2 i2 ^: R+ s* L4 p' M$ ./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

, [2 A* K0 X  }/ _1 r9 Q7 B
5 r# i. M. G) R- |  J编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
& Y6 m- s8 U* w$ V* \4 \$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
0 ^, D/ J' ~5 r# Q3 A( H$ sh build.sh
$ git submodule init
: r/ O6 _2 g3 c9 A5 g8 a$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
0 J8 V0 @6 @/ ?# I6 C' g/ eLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

" f9 ], `4 z/ w% C
7 W2 W) M. ?8 n  q$ ls /usr/local/modsecurity/lib
1 E+ v# ^" o$ C5 ^: _; i1 Alibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
0 s7 o$ K4 G5 J6 I0 R" V' ^编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
2 B2 Z9 ]. E( Q% Z2 q' o- ?& L

$ cd /root
9 S5 [! d' t9 o! T$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
* u# P8 y/ _( e  ?% U5 c2 h$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
* U. j1 b, D) q7 o7 d) R  C$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
; R5 N1 h) a6 \$ make && make install
  r5 h1 V! H4 Y* e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。

% _- i' G' h+ {0 B7 {
- K* [# t% c% ^. }& g0 B  ?& f- ]7 U+ d下载OWASP规则并生成配置文件
$ p7 C/ `0 E1 ~" U$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
8 \7 G" t8 d1 u! d, |" n$ 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
) z) i' l% K$ j/ {* p* L! r. @

$ 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
3 N9 \! b% L% o" q, |$ 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
" h" v+ g2 S6 Y0 b/ f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。
6 f- j. \( `( Z

启用ModSecurity模块和CRS规则
0 Y7 U3 |; X6 F) Q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。

/ M. q; x7 o6 w& y0 {
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。
" F% m, T! q8 P! s

: Q- `  O9 m2 S' r4 K$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
5 l5 S  j9 _' ]/ E$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
* N, d, f4 [/ Y. W* Y$ I  w+ ]* [$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
0 E8 v3 \0 n6 Q! i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。


4 ~  \3 F5 C. x% K6 L' T! O) J$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
0 g( b2 m, l1 DSecRuleEngine On
) k0 P( N3 R: z! s# P2 T6 i- r" v) DModSecurity中几个常用配置说明：
0 {1 V* `8 t4 U0 x

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。


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。
$ A  G, W8 H9 K! a

: V% L8 Q2 g  i4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
, Q& [3 z5 s3 v: V9 y8 H& B* g# S
# V! p4 o( s% ^  P' G
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。

0 c9 R1 x4 Y: T2 A" V4 A
3.x版本CRS
* g: v$ C( b1 k7 |$ {$ 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
- }$ X9 l3 [5 g+ N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。
- B0 R9 H9 B2 o3 u* L% h

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

. v& K2 T1 @; i) P( x0 Y/ H) F

[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

( p! L+ N8 U8 t- b9 f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。
6 k7 y/ g- ]2 Z* v; H

: r8 w- T, f7 m- d# Z8 G# O配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
+ {  h. Y+ s  u3 l2 G5 V  r! u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：
- `: p0 A3 R# n1 _' Y

) E# |! ^4 g, f4 P6 o3 f2 k6 }" |ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig 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
0 C2 n; \# I, G8 t1 n& _

1 u/ b+ w1 p+ a9 O; L# ?; mserver {
  V6 W% t6 z+ W5 h0 ?  C  \% q! v2 Z. Q  listen       80;
- z% b# q; C# ~, ]# E  server_name  example.com;


  location / {
. F. ?* `, G% r. v    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
7 g- q  M( o% p  Q0 e    index  index.html index.htm;
- I. C/ f4 Y- W: b7 @/ v7 p  }
}
# V2 c+ t" a* l3 D2 X4 i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：

& Y" F5 p/ k( R, H1 t
modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
! j: w+ Y5 t8 F9 p5 h
6 q: o6 Z6 ~6 g. ^5 \3 m  b
9 G: K/ R: P4 H: N  n* J( o$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


$ ^, ^8 u8 }4 \) z) l( l: @% Y7 ^$ Sserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


6 y6 \; ^: R% z. c$ X/ y  location / {
1 _9 K, _1 u' I& G. C3 K7 B
1 k* }: [! q% \! z
4 ?. O- O" m4 K* m3 ]  modsecurity on;
- z  J  g* D2 C6 B8 S  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
) K. R+ s$ F8 s1 D5 O5 K}
}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
+ M" g$ o# @( j/ v7 Q+ n启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

" k$ F1 z4 {: C, M: U0 W6 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。