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。
& M" B# F  \$ X* ?5 _, I' i
/ X5 D$ z5 `. k, ]) P# p3 |
" z! f7 U! y) x5 Z9 J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
4 z, ]! \: i" W) S% m$ ^( U9 UModSecurity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。
; z$ A1 Z$ }' D; Z3 N3 D4 v4 V

1 x  K6 x- |4 dModSecurity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。
( g, }( T! @3 d% [: }: l1 E
" i/ D# a1 y* P1 ~' Y
ModSecurity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。
# L3 u( F4 Y& C
' }% r' s7 T, }9 W* |) G# P
官网： https://www.modsecurity.org/
; k0 o& Q6 t5 I  M/ g$ H

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。
: [- R" W2 m# g) a- k3 R4 i

ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

$ s. F/ B$ b' z% G) ^. u5 k
: C5 j- c# a) O% d& @HTTP Protection(HTTP防御)
1 @" F$ m9 v# eHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
+ D2 i$ Y3 W# _  J

2 P9 Q' D6 G! [/ ^/ Z9 HReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

+ ]. p8 D- n7 @- n* k* N
; G, S, B% g- VHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
5 v3 p# L0 H$ |8 S" z7 ?9 U防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


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。
' j1 e% k- {+ Q+ M  j/ ], a  q1 _

# d5 N4 {+ J5 Y+ ^5 h1 ?% l+ JAutomation Detection(自动化检测)
$ k! a3 O2 X" y& n% m' [检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
& C. A+ Y, t4 j' g* |9 R( I

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。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
3 N# [9 i+ E' H( Q- N, y2 }
1 h8 ~$ O' A7 E) X* x
Trojan Protection(木马防护)
3 w. x0 V4 N3 n检测访问木马。

9 h' g: H7 X; U! w! y
* @" D9 M& w  O( [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 I6 c+ Q+ ^, Y9 u
7 g" a. b; w' R' M1 _Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

1 k5 J# R, {. A" A9 ]# L
安装ModSecurity
! M/ c; }0 ]$ b& g% d) C软件基础环境准备
下载对应软件包
6 G& H  j! J: D% @$ cd /root
- Z, q" A" [3 ?. R$ 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
$ @1 T8 a; ]6 nCentos/RHEL
  ]3 I- m/ f* G

5 \* e: f1 ]& ^" q& n$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

6 K. G/ t" e; k3 h6 B
$ 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
编译安装ModSecurity
2 O* s6 k6 Q, @3 x; @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。

* I: e' ^" K( e0 O+ K
方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
7 f& T! T: i- B1 |* p1 G$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./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
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
7 h  _1 V) T) m/ f$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


' C7 i& f4 w/ t5 F# v* f编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
0 \+ s; T8 ^) u$ cd /root
3 x! X9 g# G  T/ Y- ^2 A5 A$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
7 L# H# u6 g: K- ~0 X- u$ sh build.sh
" @+ G' d1 h$ e/ P- o) I$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
/ g( f3 I) z6 {- i" h$ R( s$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

  O/ _* o% }8 {5 x9 L) Y
4 S( m2 R+ t$ n! \. i% ]& @! a$ ls /usr/local/modsecurity/lib
: D& }7 i9 U' Clibmodsecurity.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
  U6 o8 {/ |8 i. }使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

9 V' s5 |; {) `8 X+ ]) J  a! B( Y
6 z3 u$ R+ O! ~. _5 y% c$ cd /root
# b8 o( S6 f1 s4 `9 ?; F" P7 }$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
% e  q7 ]  j/ k3 G: r$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
; y6 ^; B: D3 T- K6 r1 i- H$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
! }: k" }0 o5 w7 Y0 J/ Q  K$ make && make install
添加OWASP规则
$ y) P! L$ z2 I, c/ ^! IModSecurity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。


4 k- |/ Z7 O0 m- [% h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/
% C: ~  [/ c. X7 d2 e7 i$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
! a/ R6 x. r2 g- U9 {# ~: m$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

" J& @7 g; j. G& g
$ 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
8 s9 Q: S  y  d4 B$ 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。
6 y1 T7 K! |- r8 X9 D$ d

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。

& T$ |/ ~2 V  C  @
' Z& @6 h8 Q+ _* F- a" Ymodsecurity.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。


* k' ?- \3 j! |0 _6 |$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
  \5 M6 x& i. z" f$ 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。
3 q) u! Z. ]# k" h& `

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
6 F) d$ Z( k6 J2 ^' M6 MSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
! A/ B3 ~( V; t' T3 b9 n* H) b; d
( G1 t% n8 k5 [0 j
: T5 O( m9 g! H1 B' e1.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。

. A, P4 F! b) Y1 V0 {4 Q
" l7 x) P# N# Z# i2.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。

7 E1 o* p; x) h1 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。
" D8 A% p9 A2 A1 h1 O0 A: {
2 s9 h* E+ T" B+ S: E; i6 u: e+ ^
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


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。
# q/ t) b" g) [: Y( h
- g5 O5 R* Z: b+ N# z( x2 l
3.x版本CRS
& R  U; X) l' n; j$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
/ Q' B7 p0 T  e$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
6 w, y' c; Q7 [. q2 F( _$ 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
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。
# r# V" B8 x) ]& E) d$ R

! @/ C' m0 X$ h' J5 ?, P* y$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

% j7 W* d, E. f* K& s4 h. 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

& f- P- f0 j- H7 |& D" S1 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。


" {3 G$ L9 {" ~! _) r4 g4 t  N: C配置Nginx支持Modsecurity
% o* v% J8 U, \+ n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：
/ K7 f3 h. i# t# Z6 R: U: D8 M: I

+ L5 T$ i# X# |: m: r$ kModSecurityEnabled on;
0 {7 m# E) j5 @: M! G* kModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
+ B, q' L4 H. G; {
; _# A- R2 d- A1 m% A' s. w" `
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
% `# Y/ D! n) H+ o- z5 @; L
. ?; x; E# I! E7 b/ Q
% a& `9 `" _9 l) X/ U* N( rserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
# h' |+ G* }( I6 D8 y4 Y" C3 Z

  location / {
, {0 U5 U+ `$ w( c/ X9 \# i    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
& X" z6 f" U& R- l, _( d6 o  }
}
+ B" W% E9 J4 w0 E7 y  N( \使用动态模块加载的配置方法
( A: c$ J; |- y9 f( q. ]2 c) @% ?在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
# ^% s. F: x# e: [; K# p

modsecurity on;
2 i& B( y) E( e+ c- ~modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
8 y3 Y; ]1 x2 g. o, T/ m9 k修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

) c% h& ~3 f9 X0 \$ g3 a$ c
7 P( l0 g# w4 M$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
3 I+ S" ~7 l, }* b( I6 `! N

server {
; _% ~; S: X2 j8 M0 O0 s  listen  80;
" ~" @! j' O/ g0 o5 N" s  server_name localhost mike.hi-linux.com;
0 E' \+ R& @8 v5 ]  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

) R) d0 [4 z* Q
3 i; }5 W7 I% O6 ]7 h8 ~  location / {

6 S+ a- _# m( v* ^8 h. q
% h3 \  F: L+ J& }6 h  modsecurity on;
/ Z( u8 `7 b6 ?+ |. _  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
' }$ Y: \; }) L8 P# Q  index  index.html index.htm;
3 _% c' I  N. |- c; a}
6 J0 R" l$ u7 R}
1 k% M" Z2 j$ c& g  h- K4 j验证Nginx配置文件
( `1 v( b/ f7 Q2 _; C; o+ v$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
8 W% k! x4 ~: O# _5 q: a; `nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
& R& w# o' h2 w4 x' Wnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
7 }: h; R; E4 @: t, b( [启动Nginx
, C1 l7 z" G* W8 H6 ^/ E! K- t$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
$ A/ h2 a0 \7 ~: ]

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。