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。
* R. y0 @+ L& q: g4 \

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
2 n! q/ s& D8 |3 D$ {

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。

) d. |* H) B% Y' z3 O9 W
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。


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。
1 M. w5 B" x( S/ ~8 H6 E- m

官网： https://www.modsecurity.org/
7 i$ b" B& k5 W2 o
" |- N4 }7 O$ M/ c* Y# U& A
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。
/ P2 Y  \; Q, J; e" L

0 {, ?; _) C8 _8 T6 ?0 r5 NModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
, E, g2 i5 O+ L7 V
+ b4 z* F) K6 g1 i
4 R% S- E5 s! f2 A& F7 nHTTP Protection(HTTP防御)
& Y+ B$ E, d6 g+ c" B4 \2 SHTTP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。
7 Y1 _1 w" A' p; f8 P: O/ `# {: ]

HTTP 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。
8 d) C- s; Y  ?  O0 n6 c

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。

3 w  W& m5 \: T( V2 H# F
Automation Detection(自动化检测)
% Q' A; T3 x9 F5 y检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
; O6 Z. }% Z- ^' w% i

7 |; d4 N. k4 [Integration 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。

; ~3 M2 d9 g/ q3 R$ F" z; \* f
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
$ T$ J0 L! }$ o' D% _

Trojan Protection(木马防护)
8 O# ]! V9 M6 a. J) a检测访问木马。


" L. |8 H2 M( z, H# pIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
( ~; ^. _! E0 r" k  v$ H1 z8 h检测应用程序的错误配置警报。
" Q% ]/ J& n8 ?( L2 O4 r2 [) s

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
- q0 E9 U& S& [/ R2 m4 j
6 [2 M+ r! X4 q( y1 O' l' w
0 c$ N' d! x$ u8 a- `) N$ r; E安装ModSecurity
) h4 d* O! b1 H) f$ v/ x软件基础环境准备
' q; N/ \6 f' H2 i5 a( m下载对应软件包
' L' O1 F2 l8 t4 }! o$ cd /root
8 C; b# R: u5 {+ L- w2 m$ 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
4 c2 `! g7 N9 C  P. k安装Nginx和ModSecurity依赖包
9 B# _6 g. j" g& P+ W8 x5 B2 vCentos/RHEL


$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
, W, n4 h/ }  U/ k4 s7 c% TUbuntu/Debian


$ 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
6 N# K  ~2 U, F; HNginx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。

' j/ ]  Q! z2 E: j
方法一：编译为Nginx静态模块


& n, V9 e+ I% \( h4 ~7 {编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
: P: h- \3 ?" m7 {, u" I$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
# {7 D% h3 l  n' n4 Z7 ?$ cd modsecurity-2.9.1/
6 _5 r7 H  g9 K% `& H! |8 n$ V* ~* I$ ./autogen.sh
, {9 k( w2 D* D& @$ I8 e7 I- N: ]$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
, n8 F, X; x1 J9 V$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
. U5 x/ [$ E3 @7 ?2 i+ G5 T$ cd nginx-1.9.2
% p5 n+ c2 a, A( H: W- n# @$ W4 Q$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

9 i. a+ c' e3 \6 y9 |+ x
* H' o- |1 L! D4 W" b9 _% r编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ S& T, V3 D4 j! o, m$ sh build.sh
- y# V6 c1 s+ G5 Y- ~4 Q' ~0 k* \$ git submodule init
, j7 q% s) _9 h& @5 n5 f7 p$ git submodule update
: W" w! {5 v7 q. k$ ./configure
& e8 X% l7 H. b$ |& ]" E1 g$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


$ ls /usr/local/modsecurity/lib
: n3 X: X/ y) p8 C1 ilibmodsecurity.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
; Q& h, ~5 T: B5 ?/ W% }使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
+ o- P$ u6 n( [3 X4 E, A  C- }  G$ 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
/ V" B+ J* p/ E7 \. m4 {: A$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
( U& n7 ]5 {; y3 G( P) W! vModSecurity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。
  {7 X' Y. c; y& X- b. `& t6 U+ z2 t

5 S( j! H6 }  Y" z) g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/
! O& p: X2 |4 N$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
* P; ?* J* H5 B+ }$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
* G( Y0 ~5 f  D8 \# F配置OWASP规则
8 J# O4 j( }& T6 p# P  |6 Y2 L编辑crs-setup.conf文件

* s, ^, ^! _6 T/ |
$ 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。
" W4 `4 O5 z6 q8 B- R- S- }
+ A( V- m1 D8 l& {
; J9 _3 L) o5 }! b# s* o6 P/ P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。
) I! K2 L5 Y4 N# F5 e
, ~- X* ]0 z2 P' |" b
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
- W' q  J$ R' K0 s# Y* Q0 g$ 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。
7 G, \  }! _: X9 j
* B/ B, W. S& o! L* C3 k4 J
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
* V* G* A1 b: G$ YModSecurity中几个常用配置说明：


, V0 k$ ]3 O0 @! E4 T% K  G1.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。

; R8 Q& d1 V8 R7 q  {& p
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。
4 f" o) `3 L, K5 c

1 }) s3 y5 ?, ^6 Q3.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。

# z$ E2 o  b& v- X
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

% c& Y4 N+ R" W9 {/ ~8 Q1 q9 q
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。

! {, `1 [+ Z% E8 J  }% c! ?$ N) `, c
3.x版本CRS
( v  t7 b- D- M6 M1 p' I$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
* Q2 v* H3 I" p$ 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
. L- k. O* E  V$ T5 [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。
0 D) u6 I9 v/ p' v/ ?

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

6 T% t+ r# o2 ^" c$ s- A2 p0 B

[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

7 f; U1 [9 F$ J7 U  \5 B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。

% v% W' n5 U4 l8 h
配置Nginx支持Modsecurity
( }0 b3 c4 Y/ K' J0 k' R启用Modsecurity
( D8 A8 _$ F5 s0 r! g: U0 H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：

- H$ X. G9 ~# _. p0 |% ~& Q  M. b# u
ModSecurityEnabled on;
8 X% I) ]2 H. k4 v7 G- tModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
+ t+ M; t: o/ I2 _0 W3 b' A8 i
& y, _; l" R2 R2 q# @4 y- a; Q. H) m
# k( ~9 u# N4 M$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

& v! r) \6 S& C; f
! m) C5 V% g, r) ]/ `0 Userver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
3 U5 k; M$ E" \$ j
' Z- m  R0 C- M; B& U+ L
% V6 x" X" Y# j3 S  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
( [! r- _, A: g( N' L% ?6 {    root   html;
* P9 S/ B6 @% i6 S. j/ K0 w% _    index  index.html index.htm;
  }
}
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：

) O) Q+ G3 ?& P& ]& s' v
modsecurity on;
; h. F- b; M5 E( p# J* Zmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
+ i& p# [. }: E& B* z修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

! D: B, f; i4 y
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

+ z3 ]5 A# z; Y* Z3 x4 I* ^
1 K8 T( R9 B+ V* W7 Bserver {
. }8 Z; W; y5 q6 {- v  listen  80;
/ S% B0 U0 U# t) ?  server_name localhost mike.hi-linux.com;
; e7 j( e# s, q- p$ O: K4 e4 }  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {

# `# j, _) ~! n# I, ~8 s  A- K
  modsecurity on;
* @: B9 L$ i1 _0 C  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
% E/ {4 _0 u' R0 E2 k3 m5 }' w+ Z  root   html;
0 Z& G4 J, ^' V8 O1 Q5 b  index  index.html index.htm;
}
}
# n7 x7 |6 t9 w* O1 {  `验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
$ O+ L. j3 @/ u: O8 t( Y3 @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
2 s* H# J* y2 B6 |, x$ /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。