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。

; P- p* Q, r( O1 i/ P, Z' D
& r$ b9 Y9 U3 }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。


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。
( o1 }4 B5 I0 ~" }# v, `! U

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。
7 V9 f- I. N: u# _  z( O
2 b3 ?2 B( D0 k* D
+ S2 k) H8 M$ s官网： https://www.modsecurity.org/


- d" F6 [, }7 _0 a  R0 V5 @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。

9 F+ ^. T& a) u0 _* R4 i& y- J) j9 W
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
& o: ?" L. L2 q* I

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
4 M& |( f9 |/ G1 K5 Q6 o

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
. t8 u9 r$ r" a利用第三方IP名单。

5 J6 q5 n8 K) o& I
2 x5 G/ A# o% v( t5 cHTTP 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。


Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
/ p; C- T% e) P检测常见的Web应用程序的安全攻击。
, h% R0 c! W) Y7 H+ K

' }# G+ n2 D" }" D& O7 UAutomation 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。

" I+ X* ]5 o% K! I9 L5 j
; \  g. L# {6 UIntegration 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。


' h( ]& k1 N1 d. b# C* }5 m# ]Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
% u) E1 i: x" p$ }  n5 x: B信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

4 X; B& d* g& R" Z
Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

2 i, L7 X& m( k# ^
1 J1 S* ?' W8 P# ]1 GIdentification 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。
: c8 j* M, n6 X* ?7 I7 I5 f
. z) E+ F& M" `1 g6 n
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
& i9 E" d& w  a8 N% n6 n) o2 G8 B检测伪装服务器发送错误消息。
" V: X1 |. r, u, o; s2 t% X' b
4 a  ^  R/ s* k; \! e4 s9 A
: n1 G) Z: p' r安装ModSecurity
  p! j" Q- s1 B& S软件基础环境准备
- T, W: B# w0 r下载对应软件包
6 {/ D8 p, D$ `1 S% k$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
4 ~& {- u, Q0 y/ w$ 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
4 J7 ?9 p: ]7 B  T$ ?- e% m
' J7 i0 Y4 T: j: Z/ g
1 c  a5 x2 |" X' X9 a$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
  z  N" r8 O6 k9 [

! Z4 k" [( J7 [$ 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
% r) e3 T( W& u8 V; h! v" }+ J2 w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。


2 q" T" a- h7 q% {方法一：编译为Nginx静态模块
& {7 r+ t" A$ H- |- t5 A3 b

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
* a( _! T0 x2 E& y, |1 |; w$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
( m" {& p  n* N" ~$ v$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ Y: C" R$ j6 `7 R5 p' c# O8 R$ make
3 _; n, G: L8 |# Y% {) E# a$ K3 W- S编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
1 p& U! L- h$ h3 E  S4 Q0 s* ?5 B$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
- A  f/ i4 d6 G1 q7 i$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

0 D7 k! @3 S% w  \, C6 h, @) g
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
, n: w* h+ g- K5 B+ X7 o. e$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
8 G8 Y  F2 u6 h, ~$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
0 g# X0 S( m7 m: |+ }6 s& T  D$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
) T3 _, k) \3 o: E$ ./configure
$ make
- ?& G) e6 \3 ]0 A/ [1 x$ make install
9 q1 {5 Z% C& a3 cLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
! h& V( e' T) E+ S% o
+ b% a1 F/ G1 i8 G6 w
* K5 N0 f* ?7 t0 q# \! m$ ls /usr/local/modsecurity/lib
' e* j$ h1 h2 U: E* ulibmodsecurity.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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


1 I; k" G" r& x  W$ 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
2 I+ t" M( h' L$ b# B! O$ make
$ make && make install
* U0 n8 }' G/ s/ w1 E添加OWASP规则
/ f* G/ |& h% v) Z- M: p$ T) {) ~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。
; _% \  q3 u- H' v3 i! T
: r  M& i' o# `' u  L% i3 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/
4 Y0 N3 y. W# U$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
7 L3 h' _0 o# s3 \' \) ^$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
8 `+ N# o* ^' ]4 E: S0 s# K* z编辑crs-setup.conf文件
' S* A! E, _' t  Y  M

$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
4 q/ W- s( ]- J9 R; W; ~; Z  e$ 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
+ }/ V( i' q: q$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
& R  f$ W0 |. a$ G9 d* _0 F* p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。

7 Q7 M( _6 ?  q
0 K1 z/ e+ B8 @+ k% l% t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。

7 X; Z- C5 o/ [* o0 S3 D: X& b
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。
% X7 p$ H2 B& A  P  S$ V0 _$ g
0 I* N4 Y& ~2 M: c2 `+ g7 W
- G9 c0 ?" g, B5 o! w' h$ t$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
+ A( }" y8 t1 o  P$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
# [- b3 `/ Q- n! \& Q1 U* ^# a' J3 h$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
, r, }4 M1 U3 pModSecurity中几个常用配置说明：
* O$ b: G1 X) I1 t  `

- [% N1 x6 W% ~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。
  f1 z6 M! I$ K2 G6 D
( n1 C' w  f  y0 |" v& V% ~
1 s! N2 \; }5 P5 s2.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。
, o4 n6 ~4 h. w9 a! S) B- d

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 j' h/ }' |2 f% u* w: s% R
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
0 n2 Y" Y) u7 T. X* U

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。


3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) g* Y/ O, n. S, ^# W# 生成例外排除请求的配置文件
$ M2 Y! y0 u6 N( D& s6 w* W$ 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
$ 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。


$ 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

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。

* A* H  H% A! R6 p* L, n
' g* r" ]/ h" `1 M9 M配置Nginx支持Modsecurity
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：

6 S& Y& k" s+ F0 G6 ]( ^
ModSecurityEnabled on;
2 x7 ]9 N4 g+ F: y+ ]" b: T5 n* J# kModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
# y5 h1 `% I* R

0 p1 L. N, b" }! {# V$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
) q8 m8 y7 p; f# B

  D6 r( H8 G/ Z; Y$ b! Z9 Dserver {
  listen       80;
9 g% V# i7 y0 @( e* i) Y  server_name  example.com;

& ^4 `/ q# ]# j8 T) S* \" T
" p5 f* w8 |5 b5 e. X  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
/ p  I: t6 N9 F9 Q    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
3 m+ e9 m1 g$ d9 j0 O8 d- n% j使用动态模块加载的配置方法
" d. c# M/ v0 C4 x- B# ^在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


modsecurity on;
' q* |/ ]5 ]! G$ }( \7 Qmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
# V3 T$ _) n# U# {7 N
! Y0 w& g) z2 z0 l$ y6 D
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
# F8 S2 Q9 ?  R8 D' y" t
6 X5 i' A0 e7 k" A
server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
% @4 o  d6 m3 n+ b* j/ B+ l6 y! K
" `, n  d9 D+ D% r) m3 `) u" \
- _# r( E2 v% @' l$ [4 |  location / {
( p* y; x3 \2 p. J. e. A/ @

  modsecurity on;
7 u/ n$ L) h  U) a( j! Q' ~5 d' F  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
% q3 u4 e# {$ u- d  root   html;
# v6 @8 b4 r: t5 U  index  index.html index.htm;
4 F: g, r' _8 F& r: S$ C! B}
}
3 ]. C5 t$ U5 b验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
2 O' a/ N  r, o! P& d/ _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
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

- P% w6 N4 |" h0 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。