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。
5 `! Y2 }( ]# h& K% x& ~; L3 T
/ i: Z& B. {- D4 [9 d
8 o( }+ [0 ^& W0 K在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
7 S! t" Q  y) \8 l) Y; v4 P

8 [, D1 ^- l* V. f8 t什么是ModSecurity
" g; U  S. T% M( x$ v$ {+ j# QModSecurity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。

5 P- o: U5 m; N0 B  @8 g4 W7 {
! {" b  T% o7 u" z, x8 M1 y0 s8 r9 lModSecurity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。
8 B. F% A' D+ y
" G2 C, O9 T1 y3 Q" y3 y7 o$ g& c- W
官网： https://www.modsecurity.org/
" O8 x. g5 M; r' O# S- P, M
$ S. p% ]/ r5 ]9 U- W* F
什么是OWASP CRS
$ [; |! Y8 ?$ [% [" y! T' mOWASP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。
. ]( B  m) ]; }& M

ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


% c/ V( M8 e+ e+ I0 \* ^5 j; ?6 [HTTP Protection(HTTP防御)
3 x2 |/ T+ ?* j+ b( T# YHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
6 u/ [. N: n, c9 P! o0 N$ B3 _) L
( c4 @2 p5 Y' ^# d6 Z1 X4 O9 j, `
; w5 r7 L2 Z! O5 jReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


% R* ^) S, e* B- pHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
5 G  P* Z. c: e* K# e& u+ r防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
1 x- r6 L% `! Q+ V! ^! B6 k
  N; c' _" a! }* {. A5 L0 U
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
; K8 X/ ]4 }# P检测常见的Web应用程序的安全攻击。

- g! I- b7 {/ m7 e4 C5 B7 R* p
- B. ]: W" V1 ?# |: fAutomation Detection(自动化检测)
2 `3 j% s. L# l  C! v& h检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
/ |- n; g$ W$ F' Z

) {  _- T7 Z/ r- PIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
) n  j' X  }. j, J- b$ R检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


* f; f3 c3 w% [! W3 hTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
  c" Y0 D& n! V信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

1 y7 f  z% H+ L6 {( X) L  d
4 N. G) C- p) x8 ^3 NTrojan Protection(木马防护)
* x, }9 r* E( i3 K+ r检测访问木马。
& j% b5 q) K- P+ ~+ }' ?; t
! X8 i0 W# D( i* a2 }" s$ Y8 D
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
- L6 E; Y4 o2 h3 g. w3 p检测应用程序的错误配置警报。
4 E3 c, u, S7 w  J, l
4 x! a8 F8 d3 w* |
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
1 @2 d0 S6 l% ^7 y2 ^& U$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
9 r6 I) a5 M" a. l$ 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
6 A8 b* O! T9 b2 Q* r4 D2 ?3 Q- C# ?; PCentos/RHEL


$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

# H" T1 d' \7 X: _
' |+ {6 h- j5 M% V9 f# d/ Y$ 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。
/ l$ u% B7 }2 E3 U

  R4 b. J1 s0 c方法一：编译为Nginx静态模块

2 Q: _8 ]; o; N& r
% @' T5 h. m& A5 t编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
& o9 T5 Z- J/ ~1 ]$ cd modsecurity-2.9.1/
4 Z9 X% U7 F* D/ J! t6 f( R$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
+ ~7 O  F6 ?* x# O$ make
% a; _1 R% _: u) F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/
8 f' ]: ^! N' W5 p; F$ make && make install
! ~6 T9 j. F9 v方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
" q9 o" ~. I; q5 Y! t

编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
! i2 I$ X  v' j4 G3 H% y7 ]$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
0 G. s+ G9 u1 [# ?$ cd ModSecurity
! q% N. |  \- z5 ^9 ^9 s$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
, \! z4 }4 V# r$ x$ sh build.sh
$ git submodule init
1 {- ~. N, u# A6 ]" z; w% S$ git submodule update
$ ./configure
3 {3 {- M5 @; _+ A. z6 K( T. l$ make
$ make install
6 J1 g$ ~7 b5 G# i3 a# ]/ b0 m% cLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
. G: ?% f& I2 w9 a% A( ]
6 ~; q/ G8 ~0 o: Q% k
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
$ K4 t( O, I5 }9 Vlibmodsecurity.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 j  u# j/ F7 g$ cd /root
- x7 c: O; f) x: @$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
0 x. g* Q$ b5 X; N$ cd nginx-1.9.2
' ^1 d1 ?7 f/ r7 @4 K$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
: x9 A& A' l7 \3 @  w2 t4 A; @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。


下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
4 `# M3 ~) U7 N8 U! ^$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
4 u( u7 v3 ]' ?& q! N& }$ ]配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

3 d" @, x: `4 K! m
$ 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
4 B* ]3 a  L1 Z3 E! Q0 f+ }$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
& ?8 k! E: o% a& T$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
8 A/ u$ F: A7 v1 |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 Y. q% @, H$ B
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。
- E5 e# b$ @* x9 J. O$ ?# o! p

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。
- O3 Q( h, M1 D* `

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
9 \3 B5 C4 f7 `* [$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
$ a* S" ^, X; r; k' ]& s( L7 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。


, ^; h. n/ |" z' G! ~( B/ l$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
! ?. \$ K7 o9 h5 J$ G% b; K
0 T8 X+ N, C3 g( a4 v
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。
/ l+ g. J  @7 K( L/ O
4 `9 b# x$ ?5 i1 P
; q( k; Q* E: f2.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。
9 W: z- n+ ?8 P
/ D3 F2 j/ A2 d- m8 _$ g$ T5 j4 A
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。

, v- m- u9 w% g. d: i
" X; u  N  }( m1 m$ _8 ^, ?& J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 z0 b3 u( s' ]* M9 t
. F, B" ?- \% P
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
' `* ^$ r+ J* ]6 J. w% h$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
8 [2 [6 ?$ z6 m9 K3 H$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
, N% N/ Q+ P/ m; o' e) O. |$ 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

! G; ?( E& j: A1 J, b
( ~) }$ H% {1 B7 v. y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。
/ Q7 N3 g+ U7 b0 d

配置Nginx支持Modsecurity
0 |4 I+ R1 I+ ?启用Modsecurity
3 G  q, ^2 X0 [. z& T% N( t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：


ModSecurityEnabled on;
' d) h% t( r$ {; WModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

9 s. {1 V- v% P. L
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

9 x; ?2 {7 p- m. e3 K2 o
% ], r0 v; [( T  fserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;


  location / {
1 n9 w6 y1 y2 S9 b1 O    ModSecurityEnabled on;
, v+ x/ R* m8 |3 F3 K9 r) e    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
4 ^8 u; ?3 ?$ v' x    root   html;
    index  index.html index.htm;
5 d+ W6 P1 ]3 R  }
) z, R( H# H- G9 v; {}
使用动态模块加载的配置方法
, o) J4 w" B% E6 Q1 m在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


8 R% i4 Z" m+ {modsecurity on;
/ @  P; F, B7 h  Q9 |, h8 E( M* Amodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
- N) H9 j  R9 D% H* ]修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1 ]/ b! o+ I( W

server {
2 ^# Z9 o* c, c6 A& `1 N2 J/ M  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

7 H8 n+ z9 T  W% {. R% z
0 {+ p6 U4 Y1 N  Q: i9 k  location / {
0 Q6 {. S7 Q. G: T& y

  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
. U/ a2 P; d2 t* r. x  root   html;
3 F5 r7 B4 }( V  index  index.html index.htm;
7 D, ~$ g9 {% _" d1 |}
: z3 k' `- F& H8 j3 {9 w1 F, E. C+ O}
* w1 `, L7 f+ \. J: v验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
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
0 g" S- U1 M1 D& E% t, ]* 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。