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。
% C/ m' f5 K$ m, B+ O
' u; n) s3 y4 v( M* L+ P
& u, Y2 f9 U6 G- i在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
% Z. F) X' P. N3 F

9 H5 m6 d2 ]  Q% C* v- l什么是ModSecurity
  m1 K9 p9 `+ C' L/ ]' w* A" eModSecurity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 \# u8 u( n* gModSecurity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。

& y; l4 D. S: j# Y4 z5 K4 I0 P& 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。

% e8 V7 P+ j. F4 Z; K; e, m
3 Q9 M0 Q2 T1 u( G' s/ \, j# G& Q官网： https://www.modsecurity.org/
$ k# [) ~9 ^; Y6 l
' |* [" @4 A( z4 M* `! O& ?
什么是OWASP CRS
, q# ^1 _& @7 U2 KOWASP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。


, \. o% x; h1 a6 lModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


/ t( I0 e- r4 C1 c0 A" B- jHTTP Protection(HTTP防御)
9 r3 N9 Q. {( Z9 D3 F7 sHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
( K7 @) Z* X/ {0 a# h

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
/ p3 u, s/ i3 ^; s& S# K利用第三方IP名单。
: z. r: F( P/ J/ C. D

8 }; H$ M* m) R$ |' X% _HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
$ [$ {9 W  P9 G% M+ b' P, e防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
3 t' n2 O: _, K2 T
8 O! o( e" h9 z# ^1 P6 w; j, ?* Y. k
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
! f9 a2 A7 g: k8 Z5 W2 ?检测常见的Web应用程序的安全攻击。
) o0 q3 h; p0 H4 {" P9 H% t

Automation Detection(自动化检测)
" n3 O3 k* i' t7 ^+ w; M# n+ J检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


. R' S' C5 _, ~8 ~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。
5 G( _* L, O% g% A

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
$ n& u( [1 ~9 w) O6 c' ]. M: P检测访问木马。


Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
- a' D; z! Z/ S检测应用程序的错误配置警报。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
) ~6 ?5 i& ]9 }0 _+ M) E检测伪装服务器发送错误消息。

3 \2 O& `2 K8 H3 z; {5 t7 m
安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
$ F: m. u: O! q% Y. Q; q! y$ 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
Centos/RHEL
* q( f% }+ V* n$ O) H  I. p) \3 B
, N3 s, c! u& s
% s* ^7 S6 w  _( d1 l$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
/ M9 m/ K; A& K6 L- V* n# ?Ubuntu/Debian
( P% W' C: @8 ]0 M6 ?

' M  i+ ^0 v' I/ z( r3 @; ]1 U$ 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
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。

  G# Q. M% @' t7 {8 Q. J' {" Q5 }
方法一：编译为Nginx静态模块

' `( m6 }( J9 Y& I" C% t+ N
( w1 v8 K# g2 ^' g编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
( S3 q' E; \/ `7 I% Q' b7 ~$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
+ U) _8 @8 G2 ^2 e# ~$ ./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
1 I1 L- @% E& w$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
4 d6 A9 \- W4 ~+ {方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
& Y/ k- t8 e3 S7 u: \8 S

编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
, p1 d* [$ |4 m1 f! y$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
. t& M9 s- F- r8 O0 q# ]+ X. \4 }9 [$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
1 k# {* L7 J+ j/ ~0 d% u; n; A$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
) r, A. A( u/ q

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
, Y- ^' I9 ~/ w1 j/ ^+ ?/ flibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
  [* T5 x. |! G9 Q编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

: W4 [4 T, C* P& R5 c# B- R
$ 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
$ make
  C. _. V; P* l% H- l' {$ make && make install
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。
! j; }4 E, w& R: Z' d1 |7 R' v# W
! i' s: p* m# N- C
下载OWASP规则并生成配置文件
3 y6 K( Q* S0 b; \$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
1 s3 E- O/ F1 m$ o2 _$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
1 [9 b& ^' S7 ~8 T. b4 U$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
& g0 o2 e, \' k2 U4 I
. I$ h9 W* W% T. @
$ H# ]* g0 G% Q- m, |6 X" ?$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
9 Z2 P( \! a7 r. g' D  L( P5 R1 {$ 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
  ~( K4 P" J* y! F& q* f4 `$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
" y! Y! g* A0 q* r1 e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。
% r6 j  x3 I# c! S3 i* Q
" q/ C! r+ e: J- v* }
启用ModSecurity模块和CRS规则
# U0 J9 p3 |( o* y7 F5 a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。
; [# q6 n+ `( \( i# J' Y
5 u; _; p9 B  R
2 ?6 W. M: y8 }/ j' |2 o2 [% Kmodsecurity.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 r$ `/ G( `8 P) _$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
+ }6 e- o# ^6 [+ ?$ 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。
6 @. y5 G7 m1 |- Q6 O
, p5 }/ r2 A+ j0 d4 o; `0 t
% n' K; I' t6 I9 b- {$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
& u; ~2 r( d6 i% I3 r. t5 [SecRuleEngine On
  K. s/ k1 h  J. v+ AModSecurity中几个常用配置说明：
$ O; \- C( z* |

9 J; I/ g- J4 s1.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。
8 m. R% i) \; {) Y" K# E" O
; L  o# q5 Y: A# G  X
6 x; s3 M& T/ B; l8 }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。
" a( T8 _( ?5 W0 P$ p, r7 M( D
3 W5 g2 {3 D* f+ ^/ H
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。

' ]; O6 o; s8 }* J/ Z- u1 B7 }
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

3 h: z- v  D6 z; M
! Z$ i) P" W' l6 A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。

  i( ?$ M! v4 H4 m1 \9 V
( t6 F) h3 V1 w3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
, ]  u, i/ C8 z# 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
2 S1 |% J5 F6 V& j$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
) J/ G6 w& R  d* x$ o( R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! o) T0 P8 t& n( Q$ 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

* N! D# [! h* G9 r2 s8 p
8 o; K: ~3 I9 P' ^4 L+ h* i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。
  N0 o  u! m" Q" \- z" w$ b  k1 [

" t2 D, ^: X! Y$ ^& O配置Nginx支持Modsecurity
" J3 c  V3 }. Q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：


* p( K) F7 P. G# hModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
9 j9 [- f4 @1 X9 }4 {修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
* L8 t. |0 K/ R, N& @2 k

& p8 e. Q6 l1 u7 e$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

, |  K- x! k. D$ W9 x
' K! V2 N# l8 C8 X! z6 U2 @server {
+ R- q0 z0 {/ r5 D  listen       80;
- r  }' d6 j& `/ Z5 V0 k  server_name  example.com;

8 g5 @& O5 V) c3 M7 F: c
" j  X$ z% D* b! p  location / {
, p, r* ?  V1 w9 @. c    ModSecurityEnabled on;
+ F" W, X; i( y  R    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
0 f0 l8 v5 x) Z" _5 K2 f0 F    index  index.html index.htm;
2 }% ?- T* c, ?- Y9 _  }
8 Y( p9 r; i# q" d  Z2 K}
使用动态模块加载的配置方法
4 T6 a4 T' B- x% d+ ^5 F0 N$ E在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

, i  N6 q8 H2 O+ T  f4 \
  {( m4 E" ^$ P+ p. k0 q# @4 Umodsecurity on;
, S$ m- ~: c/ s; E# hmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
9 d8 x$ t- m5 H# j$ z9 L$ C/ a3 P, W
+ U$ V6 U6 B8 p1 f2 t& K/ p. g
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

; J7 k$ }' v3 T
0 h& n' j7 ^8 ]! k: h4 q; S& userver {
  listen  80;
/ W/ D; ]+ I# t: F; p; x% ^  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


5 ?5 V3 q$ f& W# o9 s" @& K  location / {


" X: \6 p% e0 ]2 P5 |  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
9 j0 G% C& f. B: W: N. ?- Q}
验证Nginx配置文件
3 B7 {4 h, y1 {) x) ]( S" f$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
" f! q: z+ k3 C8 b/ ?: t& v, s! qnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
2 A8 i" B. A; }# [8 m1 W% }启动Nginx
6 D1 U# T0 X6 h0 j  o8 ?0 r; E$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
- A% p3 L1 u1 S7 ^" M! \2 O

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。