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/ z; b! H: x( P; q

# z2 J6 m  D. F0 C$ D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
9 g+ |1 y4 t/ n% n6 ^" FModSecurity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。
, O6 s1 R. Q7 |; W
$ P1 |; o8 A$ z$ x6 r- r3 t
- A$ ~" ^. l+ T% ^, f$ bModSecurity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, u% Z/ ?5 x' z4 r3 YModSecurity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。
6 Q* @5 r! M: I1 o1 [2 v+ o( I5 a
8 o/ a: t- x: _% w1 W4 ?. v& G+ K
官网： https://www.modsecurity.org/


! V2 m+ q. ]! {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。

0 p; f7 e( o* o+ c6 j- D+ \1 ?
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
) R" v+ r8 C7 [8 t2 v( }6 l+ l

- t/ d$ O9 Z, |: VHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
6 M( f+ W5 c2 p

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
% ~& _  i; Q0 _* i6 ?; D6 K利用第三方IP名单。


HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
5 @$ O+ S; p$ {8 h! B( _! i防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
7 u' W6 e  L' N) c& O0 R% X
' K- n  k( n, Y8 ^! Y
Common 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。

9 r: J3 Z$ ?+ L, X& B% \
4 F% X0 A$ {8 i: z3 g$ xAutomation Detection(自动化检测)
- V" N# G# k2 v: E; {, g) H3 o检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


3 q6 h- K" ?; Z, s! E7 U$ F/ f- nIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
' Z( P0 i: l( h# V* x检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
0 R: L8 G; w, E& p- A  n. p' |( }

' S- @0 T2 e" ]3 d* o" a- tTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
* Q1 z' u8 U6 ^& E  v2 d* q
) Y' u$ R7 f( S  V
2 \1 s* Q$ l, M  kTrojan Protection(木马防护)
* r  t+ U, R: b+ {检测访问木马。
9 f, k! ?5 E' p8 u
# W# [2 q* Q) C+ w8 r% N1 l0 O: |
- C/ o0 \5 ^  \, N* ]" }Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
) y' y0 Q( c  Q1 e, s检测应用程序的错误配置警报。

- O+ T5 g3 N9 d3 N
6 ^8 c+ N3 z  @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
0 F) j/ G9 ]/ k+ p* d下载对应软件包
7 V+ p' [7 y) _" Z- f/ W$ cd /root
( g. ^4 l+ R  g7 D' S; e2 B; l$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
' d& s9 }5 T4 i! Z8 _$ 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


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

! a# W( ~5 z5 ^: W% }
$ 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
0 c0 V; W2 D% F5 T' WNginx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 D4 c" o8 K
8 i+ b, G# _) k8 L- e2 {( f方法一：编译为Nginx静态模块
+ h- b1 v/ x& R3 s: S4 n" x6 o
/ j; |$ x( p0 ~* o
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ l6 y2 }4 b# Y* C$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
! J! \# [- e- U# J0 |$ d$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
, o5 ], d! }4 Z2 x/ |" C$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
4 H, |) M* @2 b$ N$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
3 ]! d% v1 ?9 ^方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
- I" n/ ^0 U: J% b

3 Y' \7 B5 d# d0 S3 E+ U0 u编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
/ x2 t: i1 p$ {; \4 _, l) u$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
. j2 [5 z4 ~7 C$ cd ModSecurity
* ]7 ~% N8 V: j5 `$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
" B. _% ^" q" v. u$ sh build.sh
$ git submodule init
: Q: y" X/ Q' L, m; P$ git submodule update
$ t3 z% R5 a" k0 x$ ./configure
& f. R6 B) P$ L, O2 B/ B6 p  U! L6 A$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
; F, i  P) `* c* g2 z3 I' M) f

$ 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

+ m8 V8 N0 T% X) l* ?6 r, c7 L" w
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
: Y: j# g- {& Z0 Q. g$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
0 [7 t# H  |0 ^* H; e1 @$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
9 f/ w+ r$ y# r/ p添加OWASP规则
. z) H1 P+ c+ GModSecurity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。

0 F# v. X' n# ~; A4 |/ c; A+ l
) E4 O( r2 X. s# K+ l下载OWASP规则并生成配置文件
# X5 s* n/ j5 {2 R4 @$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
/ z% c) u3 i$ v* _; e& L5 }, j$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
* e5 Z5 ]3 C" }5 Q8 q( e! M0 ^$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
0 w/ G) p0 T  f% d' G' b6 X4 X7 N$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
9 l& b! J6 I2 @% d' x/ B! _. d, J配置OWASP规则
" o& C6 o% j% |5 t- c2 N0 P8 I* @编辑crs-setup.conf文件
% P1 A5 ~. ?/ `) r* u' z
3 M, Z3 `) S; R& |, H
1 {2 o& r  A8 U$ 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。


) Z% C6 k+ ^& @- _9 {启用ModSecurity模块和CRS规则
3 W, H; p3 l, O1 K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。


5 j% P, D# A- y2 G& J/ }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。


9 h5 d& i5 K" [1 c4 s8 T$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
* n5 I5 J6 ?3 u7 h5 f$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
# e0 b  `1 Y1 g  @8 H" I2 n* @$ 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
ModSecurity中几个常用配置说明：

1 G) C& W+ x7 `5 |
9 m) h; _6 V% 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。


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。
* j; H( [8 P1 k6 |+ {( y
7 c8 x% t- y1 P0 s5 _+ m& U) _* R1 c
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。
$ [0 ?4 z+ J8 U2 `& J

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


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 z$ U/ o  b& J
3.x版本CRS
( l2 o8 _, j# t( j4 b5 a& I; [- b$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
$ B# t' x  o) ?  l0 C. o* x$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
. r& L. y8 q# \7 h( R$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
! @( R: |6 x# I$ x: R' @$ 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。
2 t% e8 ?/ `) [; \

- A7 _. s2 }4 z" Q, s% S+ `$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
3 X% d9 z6 Y  ]% i" N& u( [  }
1 I! q- P! W# r& h. h1 V9 v& g

[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

# z5 |* C& c# i1 a; J" w
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。
0 Y7 G1 P1 j! K  F7 m

配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
3 C! q: l" l2 D* I3 h" |3 V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：

+ g) o- T; [/ g3 Y# G* O, V1 @8 W
5 N# ?% n" {8 v% jModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
+ r% ~6 r' X0 T0 E/ f
8 p/ J# G/ H+ A7 Y1 s
/ }( m1 Z0 }8 h$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

$ D' U2 F0 Q, q
1 Z7 y9 C6 a+ B2 _7 l) Y& wserver {
# D7 h! @5 e& M6 S2 A  listen       80;
2 L* G" A8 j5 g; W. U# f  server_name  example.com;
4 @6 a" J; v5 B; }3 K
- c; D- i4 M' a3 f# t/ j
  location / {
+ r5 w6 Y; H" i( S    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
6 ]1 h' p" X, q9 B  j  }
: Y+ t/ C5 t9 t) g( N" H) H7 W4 E* B}
% x+ J4 b" y& A2 h& T0 f使用动态模块加载的配置方法
- T) H; L4 j8 q* \, U9 \在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
% b; i, K* _/ c) V5 c/ u, ]
- M, P7 ^* t0 z
2 m8 e" O% F0 k( ]' s& jmodsecurity on;
) x8 B2 X6 R  J: ~modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
, c) {5 z! r' N) X% U

# N0 `* B6 y0 t/ B' _8 S$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


, z) R- n: T' L2 i0 _1 Nserver {
1 l" l, u5 y( w2 ^; y5 q. T  q& w  listen  80;
8 T2 ~0 Y: e( M8 |& D$ ]  server_name localhost mike.hi-linux.com;
3 V2 K+ P$ ]$ `& u/ ~/ H" p  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


' M( m3 C1 [' Q  q4 z7 [7 t; H  location / {
; C6 Y4 M- F+ g: M& r- q8 O

; H% |7 O0 P- F' |, ^  modsecurity on;
8 M5 M2 e% J$ o  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
' W2 \6 E) J; Z7 d6 n2 u  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
( G  J* F+ E& @2 K2 o, M4 ?  u$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
* G+ E0 f4 I" S* l  C6 `nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
# b4 g9 t( t1 j) S, [nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
: `; d8 X: g$ ^  `0 T5 T# H$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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。