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。
3 ~, E) ^' Z/ E% M5 Q3 J1 v
9 }: e2 C6 z; H0 |/ ~9 T
4 @" `! T, O0 g9 L( g: H" J) M在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
; _4 l5 K( d6 o; i

8 s" |  g" w) P. s( g; S什么是ModSecurity
; V/ e% w& a, B9 l, G  ]' XModSecurity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。
/ ^& B( i% {4 R7 P

. r  w- U$ M, W6 M2 |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。
  D! G2 X& c3 ^1 n: d4 w( k) D7 W
* s/ Q6 j1 J' w1 G+ X
6 d. C* I8 a" t6 j( r" t官网： https://www.modsecurity.org/


什么是OWASP CRS
) `, h2 d! @; b. \! jOWASP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。

1 d- w7 T7 h  o& L* o/ N! h
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
3 r) V. F+ `5 F9 z8 Q
+ ?$ P! Z  P' Z8 ^+ z* B
; S6 Z9 X4 H4 s& q0 n+ d' J  {HTTP Protection(HTTP防御)
8 l  G/ u( I7 a- K9 p' nHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
. x2 C. Z1 k5 w
# \# n( a0 \! u' g3 i! _" |
1 A- r2 P. R5 c# J  R' vReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
5 h( O3 [- P) ]" I2 u利用第三方IP名单。


: N. L/ ?8 t! s/ G  C2 tHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
( j+ _* y% g9 y& Q7 E: ?防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

7 F' b2 b4 G- l3 I, ~
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
! q+ r- O2 Y" k5 Q检测常见的Web应用程序的安全攻击。
! E9 ~* @9 u" ]" D3 D/ t
" Z8 A0 ~" w- R. ^/ Y) l
Automation Detection(自动化检测)
6 |- E) t9 H6 C& c; f* k检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
0 l, z. ]$ g% R检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
& N% M& Y; L7 C" j* ]
4 ^! e! }, }# O" `  [
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
/ Q% b, x/ B* m, p4 ]信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
  M( ?8 T! z( }. }5 F1 I
0 w$ e$ C# F2 x4 T( L4 L
Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。


$ _" j) x! t( O7 bIdentification 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。

" v( b( D4 S- v
: M/ D3 @! L: s8 z+ PError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
, O1 G9 Z4 a9 e6 [

安装ModSecurity
0 a2 G( ?! V  E4 t; J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'
$ 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
; M5 Z6 u* u  V0 P4 ]- bCentos/RHEL

0 @4 `' X. D% ^4 L+ H) n3 S$ `
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
4 O( p/ H& ]6 m  Q( R

$ 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
/ I; S2 t$ _6 E6 ^* z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 R0 s) I- h. m$ V  b/ f
6 H( H, j- R$ U2 i! w
7 `0 a7 `9 Z/ R3 X2 [. Q1 Z方法一：编译为Nginx静态模块

/ n3 V8 I0 h6 @
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
6 C# V' s7 ^: T* h! M$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
5 @6 A9 V6 p+ {' K- v+ z& u$ ./autogen.sh
  S" j6 {- A& n3 D3 a) O/ c$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
5 }. J! }  ]# S$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
) ~" G' b, w6 p% u6 R) m( T$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
1 I7 M- h! |8 E/ ~) P) B) n$ make && make install
: L- C+ i1 r' @$ G# [# U, y9 B方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
- H7 k. a$ }) E/ Q
" P- z: D2 z$ J1 e, u0 D1 Y
; a  s& v! o& n! b1 F, ~5 y, X编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
. T; d$ N1 ~' p6 H1 Z$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
  e4 L+ C5 ~9 Q$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
2 R+ e( H, ^& e& O7 z4 \$ sh build.sh
$ git submodule init
) w6 v' T% r: P  z7 ?$ git submodule update
$ ./configure
4 I) c! f$ ?& b1 n8 c$ make
$ make install
" k! n, u8 P7 sLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
0 E% r2 O( R8 o# B# t! n
9 d5 D! Z, i0 ^( R
$ 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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
! l) e8 [) a: B/ n: ^. U+ Y

$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
, ^1 ^  g8 z5 P0 A& U; T6 \2 E$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
5 Q( v7 F1 X5 y, \4 r$ cd nginx-1.9.2
9 h. r  T- `& i* A" P4 u$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
4 ?! v3 b/ d1 w. U# p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。
- H2 N; h9 J6 w7 k- t
+ v9 n+ \7 D( l
下载OWASP规则并生成配置文件
0 ^- t3 E( T- h, a1 h% |% |$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
. x0 X9 Y  {4 J, C: K$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
* B0 q; |$ h- }5 s3 j$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
" a3 R& X5 h( \% c8 K编辑crs-setup.conf文件


3 H" r  R5 E5 d6 u( O# K' I$ 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
$ 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 t% D% c* e- I* T1 K4 ]
2 I$ `' k- U/ ?& |  h' C启用ModSecurity模块和CRS规则
& A$ i" |# ?# N* B; ^2 ~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。
* @1 t3 x/ c* y' e$ Z) d5 }
( D, ], t8 Y! \2 E* U
+ k  G5 R7 w4 v# Hmodsecurity.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。

# o: H" b- [& j$ w) Z7 j/ a
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
$ _( a) {5 ~, }0 Y: y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! g4 I: N4 Y* X' B) f5 A" x! k" Q
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
2 T5 `' O# l% i1 W: {ModSecurity中几个常用配置说明：


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。
+ w& U7 X3 J! L9 P
9 B, }$ N. u$ h& x
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。
6 g& d9 y9 E& J4 A1 K

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。

- S9 y* `1 @# _7 C  x3 u
& D0 T! z5 ], j& ?7 j4 ]4 |4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
: l0 G' \$ r2 ~! E7 `+ B+ t- E1 U
- q* P: d  u5 x& l) i
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
, Z' Z: V0 Y; q" j0 ?. H# 生成例外排除请求的配置文件
: M9 n9 e2 w* A6 v4 B* g. \$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
- Z" b9 S  f/ @$ L( G$ 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
& H* a- `5 _6 p: x) ]  u7 z1 i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。
. o( D! H- C; ^" n$ d7 W* A' Y
0 {( [/ j) ~' [- ^6 k" j& _6 U; P. U
3 d4 w3 W! |- w7 O$ 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。


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：

$ a7 I7 o! g/ c+ g, o5 n4 k4 A2 l
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
+ K. s" b+ p+ \5 i( L* w" ]3 d: `修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


9 \0 z  k1 G7 r: f  h$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

; W+ l, u& [4 c' D
server {
; P9 C- \: d: T  ?" l$ z1 s" j  listen       80;
  server_name  example.com;
6 f/ g0 r9 i6 ^: O. b
3 ]4 G( A" O# }7 Z6 S) X
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
- t; g  K, W! {1 d+ |* a: V+ R    index  index.html index.htm;
* _# c, j' o  F" R: Z  }
6 \9 V- N( b& [$ A}
9 b* M7 h( p  `3 m# Y  N; E: V! s使用动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：


3 l! e2 v' ^4 @# hmodsecurity on;
- d% T/ b( l1 V5 ]modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


7 W. a# u- k9 c: |& h( S+ p  R$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
$ K! R% k6 x+ C8 [9 U  listen  80;
" x' s% j- H9 ?9 p  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
" C5 n- X; O* ]: \$ m: K
/ X. Z* w; y* U
1 D9 I, T- u1 ^7 }) j2 B( g: h  location / {

( G$ F% j- F) A/ d& j
% h2 s) t! |, v) s  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
1 g' p9 g6 W* N+ A  root   html;
" K* ]2 F- y" }1 R- ~  index  index.html index.htm;
}
}
6 C$ k! o$ i# s验证Nginx配置文件
* T- C2 X$ Y$ P) |3 Y& Y; s8 b$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
, V5 ]6 }' R" unginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
3 N' Y- R) D" E2 W( f! c启动Nginx
+ Z1 Y, Q2 B2 O$ B9 t9 p  H$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 a7 |& t! `2 {. _* _: t0 Q8 b

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。