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。
* Y: I, D! E) M
' H( I( `& |* K
) m7 C& l! I% ^4 E' o$ T- F# v在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
1 U8 F3 F7 Z7 i# C& S' p6 E: G
* W' R, _, N% W: ^  t% L. Y
3 [) g) D0 l; n+ H1 u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。
- S/ ?2 P: H7 ?

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。

1 k0 M: w0 Y  |3 g" R; D
  U0 Z# |* @2 S' ~1 w- }/ `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。

: }0 f( Z; v, G3 r3 [2 E7 D( M
官网： https://www.modsecurity.org/


% f3 B0 _; \+ l+ o; j7 k7 W什么是OWASP CRS
, Y5 a* v6 J& Y+ T. GOWASP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。
8 v" N' P' G3 L4 V
$ L+ S1 G/ y1 `" x' k9 Y: X, `+ k6 z
# B( w( k$ D, Z) |" hModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
# N3 [, _* T  A" N& Q0 @6 I( d
& k( S- G% f( I" ]& r' R' l% K8 {
' s6 @2 L- M3 u1 m& F+ T6 cHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
) `) G# `% P- [" N

HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
8 ~4 s$ z  a, X) i* x防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
" ~/ h5 g$ _9 z% m9 q* a5 y
  a1 w% \  B' m) m) ]' L
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
& K" D; i7 c# ^& u$ g+ y2 Z检测常见的Web应用程序的安全攻击。
5 n' X) J5 m+ s' f7 T

Automation Detection(自动化检测)
1 {0 a! d% ?  p3 |/ q, r3 f检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。

  D3 ^- |: A9 W$ H
; T" U- a. j2 ^6 S4 ^5 v4 fIntegration 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。
, U! ^7 ^! h. \) R  m- |, Z

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
0 m! B, k# g+ j( `信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
1 N% S! a6 M8 t$ T5 |1 f! K检测访问木马。
4 T7 c$ G' X" r0 ~4 j% Q: a1 t
6 m( ^: J4 y$ v4 U% p
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
6 E. g2 Z. ?: }+ o检测应用程序的错误配置警报。
8 {: N# O$ G7 ]

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
2 b1 _: m+ W% H& B2 ?/ |1 l2 b软件基础环境准备
' o7 m2 L" c( V7 [下载对应软件包
! u$ ?/ \9 P( R$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
3 V; K- T" N6 H$ 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
5 z4 g& P+ {* U1 T: e7 K
$ H5 M4 I6 {" D
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

# x1 p; q* \2 p: b4 k
$ 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
# O$ K: `2 y. x0 \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。


方法一：编译为Nginx静态模块

. [3 |; U; S  w/ h7 l
( I( X9 ]1 s. C6 d: I0 v. u3 q编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
. U3 y& }/ U8 i  n- n: W$ cd modsecurity-2.9.1/
6 T1 \; X, [0 m* x$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
8 q  ~& D  Q; D& _  A8 z/ g$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ X$ E, [/ P  s1 h3 T  j$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
/ J* [: O7 L; P$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
! }6 w5 n" }$ v* J! |2 x

1 b7 @+ _" ?. C0 h编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
2 z* n7 G$ c0 w6 [* G6 m1 P# x$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
& I( P5 k0 s4 s# \& F  Q$ git submodule update
8 {4 {" y' V: U3 O2 M' y$ ./configure
! T% N! y+ C7 @, ~$ make
+ f* W& p- t5 y; E- n9 j7 q$ make install
3 D0 D* e5 {3 b- ?" q2 lLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

$ y  O, n, z. [5 b7 a  h8 o
$ 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
& Z1 A( W1 t, L# H& H+ o7 X使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
& b0 f* F& ^: e8 s0 M, `: B" s

& s2 |) O/ @% B& p$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
. E9 K0 [% r$ c6 u% ^$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
6 H$ _! ?) T1 C" N* `6 _$ cd nginx-1.9.2
6 H8 f/ l& s$ q9 {$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ 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。

" I8 D0 [; x/ U3 f0 r  l1 v- |8 K$ Y
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/
% `- k( ]5 @1 F3 I/ l) [8 r$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
: b* }+ K, h/ q6 v8 v% |* s$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
& |0 x- h0 J# `* ~' ~6 I编辑crs-setup.conf文件
, |. {7 W; A3 g

4 f0 ?! V9 t* Y# t/ ?0 H$ 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
" m& M7 K! [$ k$ _4 H" y$ 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
/ U! e* E+ C0 i, J) u! |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。


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。


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。

2 I, ]! f+ _$ T$ w- V0 J
' C7 o! B4 Z: ?( A  e. u. J$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
, i2 y" U' X$ `; `1 c5 s% ]8 n$ S$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
  l* |5 {% [- q$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
' s' i" S. ~+ f7 h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。
  o. h- W- a# f$ W6 k- B4 [

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
+ U  z/ o: E0 V& E: E6 D; xSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

1 f. r# v( n3 ]
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。
' X& H, t6 \. V9 G7 X4 ?" R0 e
+ U1 f: e& v4 F% u1 c3 w- V- q5 @# Z
6 D' a+ D' h) v3 n2.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。

3 |8 G/ }* ]( Z
$ p4 K9 o5 F& ~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 X- f! m; S5 r9 l# @
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
' p6 x2 E+ h7 O$ M: e& n. q
# T4 f% D8 C' c; ~6 b
7 C" y7 ^9 G" x  Y' L9 h7 _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。

% Y7 F% q7 L3 k( w" X3 T
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
$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
2 y& w1 B9 q. t0 @, E+ q$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
# Z8 A) `) b$ Z8 q% a' Y$ 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。
" v" Q; G) y, N- G* g

* S1 g% N  c- v/ @& l$ 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

6 g- x, i. \3 X+ M9 D
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。

5 B: \+ O7 J4 u3 a
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
0 t7 f) g2 n1 P7 s( S在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
4 S  k; N4 y/ x' UModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
0 M. R. ?* h: N, n( S0 Q
- z/ J9 l9 I& k7 ^) a* W2 H  b
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
0 {4 I6 z& F: f& X, ?  listen       80;
  server_name  example.com;


5 V2 ~7 s" d/ V2 F- b+ l  location / {
    ModSecurityEnabled on;
$ Y6 o, |! Q/ c; X- o2 U" f    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
5 W, j' O  i& P) H    root   html;
/ I- R( E' L- w    index  index.html index.htm;
9 u- J5 d8 `+ x2 R; d2 Q  }
# q% |/ i- T* r+ l1 T}
4 }5 m$ p+ _) T0 D7 s使用动态模块加载的配置方法
4 j1 |* L: q/ Z& z在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

' j$ b$ X- \. k0 K+ P
) C; q: T9 G8 n7 j4 E/ R- Dmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
1 C! q7 a7 u; l, y: N/ q修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
6 H& {5 i6 Q+ ~; y- o2 Q8 C6 @# p

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

  h8 S" f8 p' r) C$ H3 @7 N+ @8 B
server {
  listen  80;
! P3 O# ^4 c: @- D+ {5 S) j# R  server_name localhost mike.hi-linux.com;
4 D- \6 Q' o" H2 ~! ^  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
. y' \( H0 i2 E0 `4 ?& M7 n7 d3 J6 C

2 _4 Z2 B% c7 G6 K) j" s3 j  location / {


  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
! k+ o5 l& d- h  p, a8 q4 W8 z  index  index.html index.htm;
}
}
/ S! _5 ~" J; E验证Nginx配置文件
% j! d+ B# O$ [" |0 C- l$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
3 _3 ]1 `% c% M* R' H7 ^, K9 n( |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
+ x3 w5 p% y( l. d, k7 D# b5 e/ I, l
! G- z- b' F8 P/ P2 g

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。