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。
4 D. F. g4 ^0 t* L0 \# v: C

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
/ F, s9 Z4 g0 S1 K/ a" p2 s/ l
- c, o, j1 h4 m+ 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。
* t* f; f9 H& ^' i4 m, E
9 g. u' a  }6 L
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。


0 A* h9 Y* |- u: f- E( m, `0 BModSecurity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。

& w* v, O9 a- H: a7 a! `; F, n* D
8 B% z& ?. j7 V官网： https://www.modsecurity.org/

" A, t* L# N6 P5 A/ J% u
什么是OWASP CRS
; B7 I" A4 s9 e* Y! j; j0 `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。

* Y& \" \: G8 |9 d1 s+ n" L
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

) e. ]5 D. m, I/ ?; J" t/ V
: O; m* E9 [& H* R& {! HHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

) s9 @" v- H! l2 w
+ O7 N" I) g* d6 C: hReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
  M0 s& x3 Z( W) L5 d利用第三方IP名单。

$ V* M4 j' \" S$ q0 K: i
! A% S2 X' H: jHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
, b' Z) d5 w  N$ m; x# _7 S' J防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


& @2 a* |1 g% wCommon 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。
8 U( O  U% J8 I2 v$ a' m3 V) D
/ [4 c6 c: k1 E6 q) H
. q4 I! o, [* x$ BAutomation Detection(自动化检测)
. W, f; l5 Y; w1 V检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
& X9 n/ P' o: U. C! J7 m9 R6 j1 H3 A
. i/ G, X* Q/ y+ s, x: ?7 T
: Y) b4 ^& k8 p* Q  N1 [8 dIntegration 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。


1 {# a9 S) D# @# p1 o0 sTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
2 Q( b% |' F7 h+ p
7 [- p5 K- T! G  i/ O# d0 y/ i  u2 s
Trojan Protection(木马防护)
) G* s+ u: r' b! ^检测访问木马。

6 L7 e1 e3 C* c( T7 Z1 H7 z+ r! B( J
( X$ R1 L: u4 @/ f5 j: X: B$ tIdentification 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。
+ _- ], z% z5 [

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
& ~& j6 Z# Y* i. _检测伪装服务器发送错误消息。
3 t: O# @; U" U

安装ModSecurity
  a# H6 q5 H& h8 X9 ~2 J( o% K! j软件基础环境准备
下载对应软件包
7 S7 p+ Y# G) x! J1 K$ cd /root
" p$ S2 P+ l$ [, F" C$ 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
! w" |9 k! v. S' x5 j+ w1 A安装Nginx和ModSecurity依赖包
) q; t$ v. U2 K  \) l3 k5 x" RCentos/RHEL


3 j+ l/ {2 Q, J* O0 A; R* 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
; C' R3 D/ E/ s# e/ V& j

8 h) m' r, A0 d' @" i3 E0 i/ W$ 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
6 A& w2 T4 e( D" S编译安装ModSecurity
) i' @% y- S# hNginx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
& e% O8 U# w' o% D' o

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
# m4 P! W9 S  \. a: q8 R2 B% M$ cd modsecurity-2.9.1/
5 I: K1 `2 a8 v7 k0 @0 V$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
% l; E4 L& v- F. |6 w, {* y$ make
0 `: z* d# ^4 n- }5 J) j0 \6 m7 ?4 O编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
( Z+ w) P5 M, w" F) P, m# P$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
+ p5 A; F  \( V+ h3 |$ n: Y
" u2 ~/ ^2 n9 Q2 d. |. R0 l7 D5 o
) D! h; X! R& B编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
4 B! i. {5 B; Q2 _$ cd /root
, e" F6 g3 {( c+ o& ?$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
  o: j/ G6 y/ t  m1 d* R$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
6 Y+ w; ?4 q$ K$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
, ^8 W: G" {9 \) K2 S$ make
; a6 C2 v6 I) Y' X; h  i$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
; [3 ?, ~3 K& y3 F$ g  V/ X

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
: N" Z- P! F% |8 F. _; }libmodsecurity.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
9 s" q, Z) i6 y( g使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
' F% q6 ]( Z! P  {$ Z: Y/ w

- k8 L; p; u/ m4 |( F$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
+ K6 Y! V. o* W! r: A6 K; f: e5 b$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
# p, }* L$ [! q# L$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
; {3 n6 D. J. M! ^% y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。
0 M/ C# p6 S6 K; t6 M

( A( ~% M' y5 z! k! I- E5 P下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
8 D' y! f2 U5 h0 m  D- q. k: y) a$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
  y8 u4 i( _" ]  B配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
! Q5 A" b# [+ h, k( ~( [1 j

$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
; M$ y! t; ?; ]% }6 R' T$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
& o6 n1 S$ F2 V3 O) l( _6 f9 L$ 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
, C8 w5 j$ D6 x0 S% `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。

' d  h, d( N; ^$ Z3 f7 a
5 l! k( m( B9 e# p8 b9 ]5 C启用ModSecurity模块和CRS规则
2 T4 n0 `. O. Z6 K9 U, w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。

) R# R2 d+ |: H6 N4 i8 m% F
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。


4 c' [0 P$ U: b* o( q+ k. z$ 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。


" k% C6 P0 s4 a% ?: l# K9 E, k& r$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
8 x, {" j* x, J; O2 R, d2 bSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
6 R& t/ b* @% Y9 B
- `  q5 |2 o  p2 i
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。
5 ]' j9 R" `9 A) A$ |* p

0 J% S+ p8 @; d' q/ }. [/ }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。
9 j9 ]# ]9 S9 z# b! X0 A
' D4 T" \/ h, d4 u1 g
: [6 q* T' x/ r& `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。

; j$ ?2 ]. P0 c1 E" g
7 z: p3 x: n" w& ~7 m3 s+ _, s1 n4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

( R1 b0 h9 U) w/ _9 l' U6 r) a
4 A# h% m$ u$ ?' [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
" E4 ^! U- R$ ]5 \' U4 n& b# 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
9 z' x' r6 Y  @% t8 e" H$ 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
+ I" G3 D8 X3 N! _& D, s3 I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。
- H: a* b+ w# [$ E  y% @/ F& i

6 Y/ A* R7 ^+ v- l4 b1 E( p$ 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

$ b$ C* k( R) G0 C" l* d4 M
6 W# j5 k& \6 |+ c' K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。

" W# e* I; s! T3 K/ e) `
# o8 N: d2 R$ h3 V* t配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
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：


ModSecurityEnabled on;
1 X; @8 D/ s. O; K+ n% g0 N( }" NModSecurityConfig modsec_includes.conf;
0 ?/ M- I; U0 u修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

8 y# ]5 n2 p/ |/ I
! k0 j3 N; D  H( `2 ]$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
) l1 _3 g7 a1 u5 F3 L+ _+ ?9 U
9 o8 X2 y6 c' Q8 h) L0 x5 `$ w- u- E
server {
  listen       80;
& e6 i" X  P' N& ^/ v3 F/ k  server_name  example.com;
( T/ o& z  K! H' N+ Z6 x3 b8 p
7 z  @% T, ]" y7 v6 g
  location / {
8 d" q3 ~# a+ N. [( O7 s  p    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
/ n) \8 b& d5 E; ]8 F4 q* S    index  index.html index.htm;
  }
$ a+ e0 b3 J# R5 `0 v7 ?8 v/ Y}
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：
/ c9 n+ E* _0 v! f9 T

3 D2 c6 |; G/ e3 E. o" d- |$ Z9 r6 ^modsecurity on;
; `# o3 }1 ]5 `  J) h6 @" Z" k: amodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
) c" K4 s# z6 U, M3 u修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
% ~1 v- O6 R  I5 X% E
$ P( |6 t+ }& g% `" x1 |+ K$ d: t
- @" r, q) j3 Y$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
4 B' @: ]6 X; o% H
: i  a/ f* B  Y: }
server {
6 N6 Y( ]9 i- t+ b; h  listen  80;
3 H! t. q, b) b. I  server_name localhost mike.hi-linux.com;
% w( ]* P3 X' J+ k5 O" @) x. J  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {
; A$ p! A, G8 B$ j) C
+ ?: {. }9 i- ?" R1 [) B* u8 W+ m
6 T. N5 [2 ~& U  modsecurity on;
1 ^% O5 J7 ?7 b, O: G  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
( b: ]; g' R& g0 [9 i9 G, {" U  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
8 u$ A, G/ U6 @8 u- V  n}
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
, y% T& j' J+ b/ l% C7 @% y# g" H启动Nginx
. Z$ n+ \/ j" K/ M" ]% ~/ {$ /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。

6 h1 Z, B' e( w* U2 U2 ?