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。

: I0 I$ D& x" Z' m
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。
3 m0 I* G4 |9 S
# Y6 |" v5 W' R" v1 u) A4 ?* Q. [! ?
5 T8 t% A8 `' J, s# ~  p: |- pModSecurity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。
# X1 p* s9 w8 ~5 M1 i! f& W
! L$ T, k" J5 @% ~: I$ \: c4 r- }
2 t5 s5 r( ^; T# UModSecurity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。
0 u- ~& h6 D! y' n6 T) N4 A  Y) Y
* G7 t0 K9 R+ h+ t# x2 H
官网： https://www.modsecurity.org/
# N/ ]4 _7 _# `0 ^6 l, Y3 D, B
5 S: }: B# T* |, Q4 u
. I1 s7 M& y" p& V+ v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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
% F7 }3 N; z8 J* S1 p. z2 d* z
6 h# |; [9 i, r8 j! B
HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

9 Q8 G$ h& H1 \1 U' {& q$ o; Q' }+ W
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
) G9 ^( ?+ g8 o* _* I+ L利用第三方IP名单。
5 [% y  F7 Y/ I4 V
3 y4 v. n  G5 i0 r1 q3 D9 I3 `
  [: H1 l0 P# e1 H4 H: fHTTP 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。
* M+ R& ~6 P, E, T; L7 q$ W1 H

0 {2 t  ~  d. [, 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。

! p9 z3 y% A& I
Automation Detection(自动化检测)
3 m3 ?2 u: Q2 K检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。

8 G# V& @. @0 X, [) e: g
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
1 s# t! S' [2 q, f  d: A# x' r1 e检测通过Web应用程序上传的恶意文件。

+ I1 k+ t- r, n
1 U5 f0 z# R5 ^. sTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

0 o, X' S' [- T8 f$ z5 E! M4 W) s7 m+ F
* t" Y/ t- P2 s$ E& s. w3 p/ g7 u1 tTrojan Protection(木马防护)
; U! f8 {. @& I9 E3 o+ @: r6 U检测访问木马。


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。
' N/ u+ C. ]3 X4 d& d' n

$ t8 ]4 W2 u' k' QError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
& B. P  i$ f" ?! X5 \检测伪装服务器发送错误消息。
4 ?6 K& O# z6 C2 Q( C0 D. {) o
* p- e1 `. h( R7 a# a4 x
; r# k  J& U) _, U/ E安装ModSecurity
软件基础环境准备
% a, U% M& z! e4 J) ?6 d. Z下载对应软件包
$ cd /root
; h0 J, w  ?, \! _4 y0 p( R7 C$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
2 r; ]. E3 ]1 \$ 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
* n4 Q% v/ W4 t  _  h* C% N. sCentos/RHEL

8 C$ h% y) L( u! ~$ f
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
0 l& F( @5 I7 ]5 n& b9 e2 p& dUbuntu/Debian
( x5 c& @2 u% n) d1 z! y4 J

$ 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
% k$ R5 N4 d) R, k# W+ R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。

  P- K% |3 b; b
方法一：编译为Nginx静态模块

, {5 ^% K$ H9 ?! G+ ^! o1 S# T
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
1 J) ^1 d1 i# X7 L: x. n0 ]$ cd modsecurity-2.9.1/
. B# ?4 Q9 f7 Q3 k5 R0 w$ ./autogen.sh
) H' L% E6 f2 m0 H( o3 M: P$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
, K/ a0 S9 k, e3 L! z* ~. Y: Y$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
; ?$ ]3 w/ f. c, s' g' p7 M1 X方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


4 ]$ ~6 {+ ^0 ~编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
9 A0 ?' f1 x) p9 F, k% k' Z, c8 r$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
  |9 M, g+ @$ F$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
: w' {" Q0 S8 }9 y" e+ b8 c$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
: B7 ]. p7 _+ h6 W3 M

# ?9 g' k' @) U0 i. M$ ls /usr/local/modsecurity/lib
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
  H2 Z! L3 [- B: i% T# V使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
% L( j, L( E2 W- V, h$ H

9 T1 G, s1 x$ s0 Y$ cd /root
4 t# g% s, e( Q) H2 s- J- ]/ p$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
, N: H+ P0 Z; M: G5 T" p# G4 F$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
, x9 M4 l) o  }$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ q2 D+ F/ y$ o$ make && make install
* }) K1 ]: j7 n' e添加OWASP规则
* N$ {% }' Y. [7 QModSecurity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。
* l9 ~; V0 }2 [9 I- y. ^

下载OWASP规则并生成配置文件
6 [2 o5 _/ A% o7 ~& F, X2 d$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ W; q) J7 k1 W' n9 w) U' [$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
3 N$ \5 S" `' \. h7 p& [配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件


$ h$ ]' ]7 ]% C! {: d$ 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
' Q, U" U  e( Y& y$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
5 E9 Q7 y2 P: X  _* V$ 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。
0 q0 n3 Y! p/ W! o- }8 Q

& W/ m" ^8 l7 U+ ^; @# m$ B" {启用ModSecurity模块和CRS规则
' ~) U# ?$ q! v2 L  g2 q' c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。
- Q0 c% g/ e5 M9 N

* g3 O% |# S3 r: r5 ]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。

1 [: e8 p3 N1 Z- Y
1 I3 ~. u7 {3 M  r+ {/ L4 M$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
/ i+ h1 b' f- g, `$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
9 y/ J/ E0 V* r  e; J1 c2 @5 ~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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
6 p, S+ M/ \" d0 H0 y: E/ ISecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：


& k" r: V; Q$ G( I1.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。


- b( y9 t/ W  s( Y$ D, z2.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。


4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


& Y7 u. P. o& C3 X( j: `1 }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。
( A9 n( ?& N9 _! n* j2 H, d
7 ?* M" B+ ~6 O4 u$ 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
2 W  m" a5 |6 W1 O, O) @% M$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
; H: ]6 j4 e8 @4 O9 h. i$ 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
% s% B4 D: x* P8 P5 Q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。

( ^3 z& `" H/ h' t
0 G8 [' m; y. v* K2 m0 u: l/ L$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
% \6 G# ]+ q7 v+ p1 f; u# F
- D( s1 c1 m4 B9 D4 y

[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

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。

+ [5 U5 e  m3 b8 n8 ]& |' Y
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
8 \5 F1 J' A9 w% N8 a2 K& G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：
6 q4 |& X9 g# ~

ModSecurityEnabled on;
0 D. T6 v* [! eModSecurityConfig modsec_includes.conf;
8 Y8 Z  N0 E/ p2 \- L修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
  j5 k3 M8 B9 I2 \

7 ^' I, W; @7 i" X3 y" k- y$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
6 H: I  p1 K9 I# T# _8 q

  location / {
& F1 L+ P8 p9 @    ModSecurityEnabled on;
; ~3 Y6 m5 J3 Y* ^0 r! g! l    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
9 c+ }4 G! W9 Y/ ^/ U7 g3 x    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
4 U0 J% J4 q  o  E}
2 C, W& q1 j: r7 `" R使用动态模块加载的配置方法
2 O0 }, Q* W* N3 s4 k, M, {  ?在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


4 V+ u& H2 _- r$ w# K! G1 imodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
4 t# u) C4 n/ H2 P5 k: v& L! \修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


+ K6 ^6 I/ z0 c; G- K$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
% C; ~% s0 P& M9 ~0 S8 N4 y- Z
- ]1 u; n3 l( D( g! v" r5 y4 n3 k
7 u% z) h, d( nserver {
$ }* N$ P9 j( \+ F. W  listen  80;
- R4 T" h% w8 i) A  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  O! P: a% \5 s1 D; B9 n  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

- ~7 H5 o/ T  E" n* c# y3 J: A9 S* @1 w; B
" v, [2 G& s7 ~) M$ Y; }$ i4 \  location / {
8 M2 y- m- t* `8 K: d3 W# H
* h/ Q5 v7 X( M7 ]  H. R1 N5 A: M
  modsecurity on;
# I0 ]  f; C3 Z: }' p  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
3 }0 s! h" H& a( H9 D7 Z% r7 U8 d  index  index.html index.htm;
6 x6 `4 I$ d' t8 ?}
}
验证Nginx配置文件
  D& G% O2 ^6 @3 x2 E$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
4 z; a  i# U7 w, C. d. Inginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
3 f6 h9 B" x  F& q/ i: z( Mnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
2 r+ {( o2 z1 i7 C: Z6 ~启动Nginx
( E' C: a% b1 L  D$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

: o; j; u6 H& y

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。

  O: s$ c& n7 [& L6 J, }; V/ C$ T6 |