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
7 W" p) r- t' B% g9 FModSecurity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。


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。
( r$ M* \: y) m

# ~7 k: O2 o+ N* C- A4 E4 TModSecurity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。

# q* T# I$ Y$ m6 U
/ Z- p0 [$ n( D* @官网： https://www.modsecurity.org/

. c, i; L) A) R$ o! ^) O* J4 H; o
& _; ?  l) E) F: t' ^# `$ y2 F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。

# I+ l9 m4 J' `- B/ `
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
/ K, l- `$ A1 e' o6 }

HTTP Protection(HTTP防御)
4 d) `% @7 b% K* g% I' WHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
9 q& H/ Z5 {$ E, f5 }  ~

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
6 ?2 k' x- _2 O利用第三方IP名单。
% m! L; ?: d* {9 ~/ G0 e# b' V
; N% [& i) V9 d- l2 g' F. Q
+ e- \+ y0 h! b7 m/ YHTTP 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。
. j6 z7 J( @6 T& h& m+ N
8 ~1 v( d) m, Q# ?# p! x
Common 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。


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。

; q8 D; Q( g  k; A/ q
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
! v& `% q& O# H9 ~; y检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
5 _* @& M8 Z# t6 r& I( h) V

0 a8 Y. j! _  e4 H) hTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
& H5 D, A4 `; a4 ]. K' U信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
1 M% l% o0 H  ?) c9 h3 T( p% ^' ]7 X

Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

  P& x- ~9 t, U3 n  B. M
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。
( p- f2 l* B8 J- n  \8 M; |, \# G

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
' O" c- ^( P) P* J3 u& q检测伪装服务器发送错误消息。

* F' T7 p1 r9 m1 k/ j9 E
安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
7 _1 p- Z5 ?9 `) f& h: Z$ 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
! C) B4 ~4 E# p# z2 `安装Nginx和ModSecurity依赖包
, R+ j5 \0 X+ ~0 J# y# FCentos/RHEL


# O- l/ i. ?; V$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
$ O9 Z0 x+ ~9 Q

$ 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
2 d" X5 `4 U3 |/ Y& v( I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。


; ?# U: T  Y9 ?6 s+ ]方法一：编译为Nginx静态模块

- N- r" Z9 A. u: H1 W: z
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
% y  ?% ?+ c- ]: |0 _) V$ cd modsecurity-2.9.1/
) d8 i, P6 S9 N) @/ h% j$ ./autogen.sh
6 v/ t5 Z1 d5 Z( Z! g) j$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
6 ]% t' p2 V0 n$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
. h1 o  E5 z9 [! l0 j* v方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

- b7 L6 r' b9 V* m5 v+ R9 c. ^
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
+ G; Y+ ?8 M! B2 E& {1 c! X$ }9 j$ cd /root
% m0 `( n( z9 ?$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
" e( ?# `' ~7 @* j$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
9 D4 _- s+ M. o1 U" B$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

5 R, y. A0 a! M+ K
2 K( w( ?$ n# O. B: a' {$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
% l, O- G* s9 x  h1 p" Q7 X' j  q9 T编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
! a$ _- c( X3 H6 p# f% _* Q
; G( s) I; x: D& G# W
; h4 ^3 w& t8 h" X: K$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
) C; p2 S. M# n3 R8 m) f. ~/ V$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
2 {9 L( ~" X$ P3 K# a% N$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
4 L: z- h* R6 N7 n/ Y( |$ make
$ make && make install
& m4 F& Z$ f3 v1 o+ h0 i添加OWASP规则
9 X0 d8 `/ U% R5 o6 cModSecurity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。

) ~6 o& u7 `* r, E
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
" V& F1 t& }6 a' W. W, t7 |$ 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
" \; e0 Q$ Y, \* P; h+ e6 {6 G) J, N6 R! x& Y配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
* u- Y  w- q; j* D0 D+ Y

$ 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
5 i: b  o; s6 U! O8 I# g+ i& q4 r9 [$ 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
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。


启用ModSecurity模块和CRS规则
/ r/ X! h2 g  h) L( i6 P. R1 E, R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。
8 O. Z" L( z# R: t# p
$ X. D& Q+ E# O8 R7 v$ c/ |
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 y, a) A! G8 Q$ }) h6 [$ K0 W
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
5 f. v! ]/ Z% O: {/ Y' @7 H$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
8 W- e, E* c5 @+ Z! X  a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。
, t- v& s+ [+ E1 m7 `- D* q

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
* ?; r5 J0 c3 J. WSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
3 m  C6 `8 R7 {& G3 X2 E" v

5 r+ S" D4 K% D( s+ R1.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。


( f/ W! q. p  M  E1 w. d+ h$ K2.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。
8 |9 S" Q. `+ L

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。
# S8 }& @0 b! V0 N1 r9 @3 s$ @
+ m2 {8 G5 U! k
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
' m, J1 K# {3 ?' T3 b& A& R
& @  G% [$ ~' h1 H( J4 ]
3 @/ `' @! O! 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。
, J7 I% X0 h+ h7 u7 y& M

3.x版本CRS
0 G( V  W3 d" T$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
( m+ K4 Y* r9 u+ E; Q# I# 生成例外排除请求的配置文件
3 q1 q7 h0 V0 s  G/ S( t/ e. Z& ?$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
- _. p, @2 U/ X% D* y# W; V$ 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
, E- c. c( X' p) \/ _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。
! I5 k4 ^- b  i
+ M! ?7 y% ~2 v) ~. U
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
& Y( t6 s7 B: n* ~0 S/ z, Y8 K# H

[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

! v8 ?' Q8 ?4 n8 i4 o: x: Z
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。
+ `2 X1 b4 q) n+ q$ [' v3 _
" l& \3 L, l. b
7 Y, @4 f; r0 g3 [! V9 q' b配置Nginx支持Modsecurity
/ Q7 U0 b2 f  `; I$ c. J5 t启用Modsecurity
6 F8 z. K  `- q( ~6 N' n0 X% ~3 K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：

7 {9 O- H# A( R( ^" ]4 Z
( v$ w/ U* Q$ w% J. |" V3 wModSecurityEnabled on;
5 ^) _& D+ [2 [- FModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
! `6 Z3 ~4 ]) {' ]3 S3 B

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
" r/ Y7 {' h8 V/ v- p2 @
" @9 N% g7 d8 b5 ?( B# Q4 @
% b8 [! K( u; j# l7 Y; F) c; g, tserver {
# Z: L. Q) E  H  listen       80;
  server_name  example.com;

3 m# l3 E, j& b; H) a* B/ q
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
, ]2 h* x3 P+ C2 T7 t3 _    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
# l% F# O4 b; k    index  index.html index.htm;
  }
+ T- `# R( A" p1 X}
使用动态模块加载的配置方法
4 M2 z+ ?; w- C7 E% t4 v2 b在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
$ D$ O# D1 {4 |7 v5 O4 ^/ r! j3 n. o
# e7 W$ V( I! u
modsecurity on;
& g, u" ?3 \' r3 {8 r) lmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

6 m5 o" P  \7 e; H* n2 w3 H
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


4 J1 D- E4 F6 eserver {
3 k/ Q9 V- S5 D6 p- }! U  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
, v! M- `' J' M$ k6 e) E  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

3 a) ^2 h; u3 l$ V* \
' \( x: O$ l3 E* p( {3 h: C  location / {
3 W* i( U0 p$ F. U! A: S$ X

- O( U) u  \& Q: o  modsecurity on;
) D5 ], g) w" v* K' y! U7 B$ {  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
+ {' F. K; L# j3 a4 _* A  index  index.html index.htm;
}
}
6 O$ k+ u6 H* Z. w$ e! Q2 D4 L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
启动Nginx
/ T2 Q2 `9 ~, W9 T0 X, M  Z3 `$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
' R2 P$ R! V/ n7 n

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。