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。

; @# Q, q, T0 Q% o4 Y! @; z7 L
4 q4 V6 c/ r) E在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
; S! N+ s( L0 S! |- k7 j! N
4 k' h0 q8 ~$ I) i" E% @
. ?# X& Q# w3 \9 V" n; a0 ], @% w什么是ModSecurity
+ k  V+ v  ?' ]  a7 s2 [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。
0 L. U) h$ t% p" a0 I
& q$ ?' @" i/ ~8 U( ~4 s! q* G3 q. G
! ^0 ^9 Q$ |8 U9 I4 d, vModSecurity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。


; E4 k7 g4 l, x: U& S. F0 k& k4 kModSecurity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。
# i9 O. w- a! d9 g4 I

7 X5 J" x9 Z( g0 M8 ^' ?( }官网： https://www.modsecurity.org/
0 z& B0 \. E1 u' M7 ]* L
7 F" R# B/ q0 S% N
$ ]: @( z2 V, [1 R2 d5 a什么是OWASP CRS
. t+ V5 J* i6 \1 {8 NOWASP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 w* A6 F% U1 z6 u2 l: m- O5 b# X2 D
( ~/ p7 W+ a' V) {/ q
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

# V8 f, ?: i3 Y7 m" {
HTTP Protection(HTTP防御)
7 k& }3 P' m. i9 D4 i  O, [  FHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


, W7 ~" \1 C* _& MReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
: E% ]; [) d' H, [

3 N, ]. d4 v; D. z! n8 x2 [HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
* Y1 O( Q2 N$ C) ~; S0 n  u防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
5 Q" j+ x) a% T  ^) u+ i

0 M9 }" v1 {7 G/ F) G/ ~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。
) ]) p5 U- t  g( r' x1 Q
: P8 B8 R+ U# H) Y3 M$ i  T
; v/ B1 A1 b- }- d8 NAutomation 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。
! c- N% R/ L7 d2 n
8 l) N2 I( E* @8 s
6 k: ?: e5 j+ C/ n, y( ]Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
9 Y5 U) m$ }# Z; W5 C检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
: _! E2 S: _# q- C% U7 g$ n
( T) F- n2 {. L% d, f9 [
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


% f8 ^/ o6 Z; F2 G8 CTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

* a! ]$ K( Z- Y+ p' @8 f$ Z3 p! S2 V
  j' S2 @1 t: t. w, j: h/ QIdentification 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。
; D5 E5 O# ~" e/ e. H8 r
& K  q3 t# c5 ^: P% j8 @: J+ \
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
6 l3 h5 H5 ?2 h9 u& r- O

安装ModSecurity
: e9 M, P# }; \( R# d& l0 [  D4 q; |软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
7 ?& ~+ k8 j7 J3 \2 d5 L/ P$ 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
+ R5 r3 ]8 Y. x# {8 k6 {Centos/RHEL
0 i1 f+ m  u0 t# S/ p5 c" l
/ V  |9 @0 b( m+ |3 g! Y
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

  R9 `. q% X  Y0 K& `. X
6 m+ {+ W- _" |3 w9 r! e7 O$ 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
# ^( {7 h1 G# S6 C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。
% F8 Y" e- x/ n  _

方法一：编译为Nginx静态模块

% m4 ]- w, ~: w4 N4 ]9 o- @, S/ b
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
( D# h7 m$ A9 j; n1 W$ ./autogen.sh
) K* X/ T9 t  @; S' L$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
6 b, |  ^! g. I. l4 a  V; H7 _$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
/ _. l1 q' `% C8 s2 F$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
- A8 X; G4 C/ ]+ f方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
2 H% k& ~' ~1 h) }. k& \
8 y, C2 C6 H. M
! t6 x9 b( U5 C/ y. }( o编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
# |# u) F) X+ F  ?1 Q$ cd /root
$ \8 C1 [6 L. p8 n* P) g3 a$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
6 H% {3 N7 q; t7 Y$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
7 H$ C5 d+ h4 \+ Z1 ^$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
1 V$ O! Z' f; k$ O2 C2 L, ALibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

8 b" A; V/ w4 N8 X6 I
- V3 q( {& |) |4 C( M$ ls /usr/local/modsecurity/lib
1 ^  y7 b$ |) @& Alibmodsecurity.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
4 F7 a+ A  v. o/ W. S使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
  {1 {$ ~" F" {0 c* ]* {
5 B+ e# }! F( K
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
. N' U0 W3 P) s; H3 y  D7 [$ make
$ make && make install
* ^+ o# M! U" O! _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。


) T; c9 n) P- o9 I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
" G: [6 `, w) O% F: `$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件


$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
; A1 o! v$ V3 ]9 e5 [5 Y$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
* s0 l8 m. y- j5 w4 ~/ A$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
- o3 o, e" U9 F' [; A$ 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。
$ y5 h9 m5 S( y" B' }( g

启用ModSecurity模块和CRS规则
; P) u; w1 F/ T0 b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。
& b; x" Z! Z2 t/ m9 G
6 P8 A- V0 n* R" [3 C
. L/ p: p* A' b; r# @! a; 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。


9 |. D0 x' Z+ ~$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
& g5 J6 o4 e4 u! K3 [( G$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
+ y! V# F2 z. c6 C# A, J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。

8 }' G: E% Q0 v; }
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
0 N3 \, t7 U2 J2 K& F2 z5 p9 T+ y7 K

$ S4 ?: C' o3 k9 m  r; {7 Z+ M8 @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。
0 L, o8 b1 [' l" n" X/ z

8 F' y" s# O# d) V" H) a2.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。


( N" Y3 ]& s5 l. \1 U% `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。

  e; V9 U9 C( h4 X( V: T3 _* h- o  h
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
4 B* R/ i  U( g# ]9 C+ `6 w

4 }8 ^" x" n9 Y$ |' I) C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。
2 t; N" }# c0 |, ^- E3 r

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
# a+ T3 c- W4 p% t! ^$ w% O$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
9 x* R+ a8 A9 y1 X& T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。

0 _" Z$ ]* K6 P5 d4 D8 \: b. I; f
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
. _, ^1 Z- s5 {/ D  c. F& 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

7 D4 Q' D1 c2 g0 y( b8 k: l
2 `4 R  \! l' x1 O9 h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。
4 q5 t- I9 J7 L. M* N

# y& J/ n; b8 ~: G' |配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
" N7 h# K% a/ Y' C在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
' {8 W: E  @$ c- R- n# F

ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

+ B* V; K0 _  S& @5 ^; a6 m
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

1 ~  o  q) M3 N6 ^- B3 ]. K+ V
! Y" Y2 h9 d% |9 u# Wserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;

6 U, B0 ~+ ]% X7 I: K
$ R3 f% @3 U$ I4 \, P# ~* o! y  location / {
    ModSecurityEnabled on;
, j" w! v- e, Y    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
" s5 p+ M! C8 }! U    index  index.html index.htm;
4 g. c* j% a4 {) B3 r& F. p  }
}
) w3 I" ?: l7 l! T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：
2 r0 ~! z: q5 q( C6 m
& m  ]" ]3 V1 q3 x7 {8 _/ h  ~
modsecurity on;
& t& x' w& q& f# amodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
* B1 T1 x- t5 Q. l& U修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
& d  k4 ~- Q) R& r$ P
9 S$ I9 f, T! t3 ?; d0 n# U' P
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
; V/ O9 b: r+ H- v4 ?' a

/ m' [  M" O5 T* J  l* {& _: gserver {
& N3 ~- G5 X5 v6 j* C+ Z! a. l  listen  80;
4 v$ y& ?7 Q! Y- Z  server_name localhost mike.hi-linux.com;
0 g" D. O7 O4 v9 J0 {' y- `2 G1 ?  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
# v' M/ u/ t! g; A4 j3 ]3 W
# R2 w% N. S/ N4 H
  location / {

- f+ Z5 p) E' x) t$ e% A
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
5 D6 Z3 E. K8 R7 ?6 k  root   html;
  index  index.html index.htm;
' B$ v) S) A2 V& V}
}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
# G& U- i  `& \% K- H/ anginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
0 }% H/ Z4 ?& }5 p* s0 c( J5 Anginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
: D" E/ W- \; `5 S' Y& W启动Nginx
8 H1 V. s) W' i+ V. I  I; D+ l2 W- U$ /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。