使用Openresty实现WAF防火墙功能

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 Openresty简介

OpenResty® 是一个结合了 Nginx 与 Lua 的高性能 Web 平台，其内部集成了大量精良的 Lua 库、第三方模块以及大多数的依赖项。用于方便地搭建能够处理超高并发、扩展性极高的动态 Web 应用、Web 服务和动态网关。
OpenResty® 通过汇聚各种设计精良的 Nginx 模块（主要由 OpenResty 团队自主开发），从而将 Nginx 有效地变成一个强大的通用 Web 应用平台。这样，Web 开发人员和系统工程师可以使用 Lua 脚本语言调动 Nginx 支持的各种 C 以及 Lua 模块，快速构造出足以胜任 10K 乃至 1000K 以上单机并发连接的高性能 Web 应用系统。
OpenResty® 的目标是让你的Web服务直接跑在 Nginx 服务内部，充分利用 Nginx 的非阻塞 I/O 模型，不仅仅对 HTTP 客户端请求,甚至于对远程后端诸如 MySQL、PostgreSQL、Memcached 以及 Redis 等都进行一致的高性能响应。

Openresty安装

以下采用CentOS 7.6进行部署

1.安装依赖开发组件

  • pcre-devel： 扩展的正则表达式引擎，为了使Nginx处理更复杂的正则表达式机制
  • openssl-devel：–with-http_ssl_module使用该模块必需装openssl库，来实现http支持https协议
  • zlib-devel：zlib库是网络通信压缩库，ngx_http_gzip_module（gzip压缩模块）所必需的
  • readline-devel：readline是安装Openresty所必须的依赖包
yum install gcc-c++ libtool gmake make -y
yum install pcre pcre-devel openssl openssl-devel zlib zlib-devel readline readline-devel-y

2.创建nginx用户组
Nginx的Master主进程以root用户身份运行，而worker子进程我们指定它为nginx用户运行

groupadd nginx 
useradd -d /home/nginx -g nginx -s /sbin/nginx nginx

3.下载编译并安装Openresty

wget https://openresty.org/download/openresty-1.17.8.2.tar.gz
tar xf openresty-1.17.8.2.tar.gz
cd openresty-1.17.8.2
    ./configure --prefix=/usr/local/openresty \
    --sbin-path=/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx \
    --conf-path=/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf \
    --pid-path=/usr/local/openresty/nginx/run/nginx.pid \
    --error-log-path=/usr/local/openresty/nginx/logs/error.log \
    --http-log-path=/usr/local/openresty/nginx/logs/access.log \
    --user=nginx \
    --group=nginx \
    --with-pcre \
    --with-stream \
    --with-threads \
    --with-file-aio \
    --with-http_v2_module \
    --with-http_ssl_module \
    --with-http_realip_module \
    --with-http_gzip_static_module \
    --with-http_stub_status_module

gamke && gmake install

4.为Openresty添加环境变量

vim /etc/profile.d/openresty.sh
export PATH=/usr/local/openresty/bin:$PATH

5.添加location配置确认结合了Nginx与Lua的Openresty部署成功

    location /hello {
        default_type text/html;
         content_by_lua_block {
                ngx.say("HelloWorld")       #通过调用lua来打印HelloWorld
         }
    }

上面已经实现了Openresty的部署，下面将结合WAF实现防火墙

 

 

什么是WAF

Web应用防护系统（也称为：网站应用级入侵防御系统。英文：Web Application Firewall，简称： WAF）。利用国际上公认的一种说法：Web应用防火墙是通过执行一系列针对HTTP/HTTPS的安全策略来专门为Web应用提供保护的一款产品。

实现WAF

实现WAF的方式有两种：

  1. 使用nginx+lua来实现WAF,须在编译nginx的时候配置上lua
  2. 部署OpenResty,不需要在编译nginx的时候指定lua

这里我们采用的是第二种

WAF一句话描述，就是解析HTTP请求（协议解析模块），规则检测（规则模块），做不同的防御动作（动作模块），并将防御过程（日志模块）记录下来。所以本文中的WAF的实现由五个模块(配置模块、协议解析模块、规则模块、动作模块、错误处理模块）组成。

WAF的功能

  1. 支持IP白名单和黑名单功能，直接将黑名单的IP访问拒绝。
  2. 支持URL白名单，将不需要过滤的URL进行定义。
  3. 支持User-Agent的过滤，匹配自定义规则中的条目，然后进行处理（返回403）。
  4. 支持CC攻击防护，单个URL指定时间的访问次数，超过设定值，直接返回403。
  5. 支持Cookie过滤，匹配自定义规则中的条目，然后进行处理（返回403）。
  6. 支持URL过滤，匹配自定义规则中的条目，如果用户请求的URL包含这些，返回403。
  7. 支持URL参数过滤，原理同上。
  8. 支持日志记录，将所有拒绝的操作，记录到日志中去。
  9. 日志记录为JSON格式，便于日志分析，例如使用ELKStack进行攻击日志收集、存储、搜索和展示。

部署WAF

WAF已经有人通过lua写出了这个开源的功能，在此直接拿来用即可。
GitHub地址：https://github.com/unixhot/waf

1.下载waf模块

    git clone https://github.com/unixhot/waf.git
    cp -a ./waf/waf /usr/local/openresty/nginx/conf/

2.waf文件介绍

    ls -lrth /usr/local/openresty/nginx/conf/waf/
    总用量 20K
    -rw-r--r-- 1 root root  408 7月  27 09:30 access.lua
    -rw-r--r-- 1 root root 2.3K 7月  27 09:30 lib.lua
    -rw-r--r-- 1 root root 5.4K 7月  27 09:30 init.lua
    -rw-r--r-- 1 root root 1.3K 7月  27 09:30 config.lua
    drwxr-xr-x 2 root root  158 7月  27 09:57 rule-config

以上access.lua、lib.lua、init.lua都是功能实现的lua代码，如果不具备lua的开发能力，我们一般不会去进行改动
config.lua为各个功能的配置文件
rule-config目录存放了各种防御策略规则
我们需要经常改动config.lua和存储策略的文件

    ls /usr/local/openresty/nginx/conf/waf/rule-config/ -rlth
    总用量 24K
    -rw-r--r-- 1 root root 652 7月  27 09:30 cookie.rule             #Cookie策略文件
    -rw-r--r-- 1 root root 749 7月  27 09:30 args.rule               #异常Get参数策略文件
    -rw-r--r-- 1 root root   6 7月  27 09:30 whiteurl.rule           #白名单URL策略文件
    -rw-r--r-- 1 root root   0 7月  27 09:30 whiteip.rule            #IP白名单策略文件
    -rw-r--r-- 1 root root 173 7月  27 09:30 useragent.rule          #异常UserAgent策略文件
    -rw-r--r-- 1 root root 307 7月  27 09:30 url.rule                #异常URL策略文件
    -rw-r--r-- 1 root root 739 7月  27 09:30 post.rule               #异常POST参数策略文件
    -rw-r--r-- 1 root root   0 7月  27 09:57 blackip.rule            #IP黑名单策略文件

 

Openresty引入WAF模块

1.修改nginx配置来引入WAF模块

如下在Nginx中加入以下配置来引入WAF模块

    vim /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
    ...
    http {
    lua_shared_dict limit 10m;
    lua_package_path "/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/?.lua";
    init_by_lua_file "/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/init.lua";
    access_by_lua_file "/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/access.lua";
    ...
    }

2.重启Openrestyd

    openresty -t
    nginx: the configuration file /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
    nginx: configuration file /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf test is successful
    openresty -s reload

3.查看nginx error.log
警告如下：failed to load the 'resty.core' module 加载 resty.core 核心模块失败，然后下面还有十几行找不到文件的日志

    cat /usr/local/openresty/nginx/logs/error.log
    2020/07/27 15:39:38 [notice] 12728#12728: signal process started
    2020/07/27 15:39:38 [alert] 27311#27311: failed to load the 'resty.core' module (https://github.com/openresty/lua-resty-core); ensure you are using an OpenResty release from https://openresty.org/en/download.html (reason: module 'resty.core' not found:
        no field package.preload['resty.core']
        no file '/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/resty/core.lua'
        no file '/usr/local/openresty/site/lualib/resty/core.so'
        no file '/usr/local/openresty/lualib/resty/core.so'
        no file './resty/core.so'
        no file '/usr/local/lib/lua/5.1/resty/core.so'
        no file '/usr/local/openresty/luajit/lib/lua/5.1/resty/core.so'
        no file '/usr/local/lib/lua/5.1/loadall.so'
        no file '/usr/local/openresty/site/lualib/resty.so'
        no file '/usr/local/openresty/lualib/resty.so'
        no file './resty.so'
        no file '/usr/local/lib/lua/5.1/resty.so'
        no file '/usr/local/openresty/luajit/lib/lua/5.1/resty.so'
        no file '/usr/local/lib/lua/5.1/loadall.so') in /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf:130

4.解决办法如下
上面告警是缺少 lua-resty-core 模块，从而找不到这些信息，所以我们要下载lua-resty-core模块然后引入到Openresty

    git clone https://github.com/openresty/lua-resty-core.git

然后修改nginx配置文件来引入此模块,如下格式添加到第二行的后面

    lua_shared_dict limit 10m;
    lua_package_path "/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/?.lua;/usr/local/openresty/lua-resty-core/lib/?.lua;;";
    init_by_lua_file "/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/init.lua";
    access_by_lua_file "/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/access.lua";

5.然后保存退出重启看日志

    openresty -t && openresty -s reload

确保日志无异常后则成功引入WAF模块

 

WAF模块配置文件详解

来学习一下waf/config.lua配置文件中的内容

    cat /usr/local/openresty/nginx/conf/waf/config.lua
    --lua文件中，--为行注释，
    --[[ 
    这是块注释
    --]]
    config_waf_enable = "on"        --是否启用waf模块，值为 on 或 off
    config_log_dir = "/tmp"         --waf的日志位置，日志格式默认为json
    config_rule_dir = "/usr/local/openresty/nginx/conf/waf/rule-config" --策略规则目录位置，可根据情况变动
    config_white_url_check = "on"   --是否开启URL检测
    config_white_ip_check = "on"    --是否开启IP白名单检测
    config_black_ip_check = "on"    --是否开启IP黑名单检测
    config_url_check = "on"         --是否开启URL过滤
    config_url_args_check = "on"    --是否开启Get参数过滤
    config_user_agent_check = "on"  --是否开启UserAgent客户端过滤
    config_cookie_check = "on"      --是否开启cookie过滤
    config_cc_check = "on"          --是否开启cc攻击过滤
    config_cc_rate = "10/60"        --cc攻击的速率/时间，单位为秒；默认示例中为单个IP地址在60秒内访问同一个页面次数超过10次则认为是cc攻击，则自动禁止此IP地址访问此页面60秒，60秒后解封(封禁过程中此IP地址依然可以访问其它页面，如果同一个页面访问次数超过10次依然会被禁止)
    config_post_check = "on"        --是否开启POST检测
    config_waf_output = "html"      --对于违反规则的请求则跳转到一个自定义html页面还是指定页面，值为 html 和 redirect
    config_waf_redirect_url = "https://www.unixhot.com"     --指定违反请求后跳转的指定html页面
    --指定违反规则后跳转的自定义html页面
    config_output_html=[[
    <html>
    <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
    <meta http-equiv="Content-Language" content="zh-cn" />
    <title>网站防火墙</title>
    </head>
    <body>
    <h1 align="center"> 欢迎白帽子进行授权安全测试，安全漏洞请联系QQ：1111111。
    </body>
    </html>
    ]]

 

IP黑名单配置

需要在config.lua中开启config_black_ip_check = "on"参数
IP黑名单配置非常简单，这个与Nginx的ngx_http_access_module模块原理是一致的，只需要把拒绝的地址加入到 waf/rule-config/blackip.rule文件中即可

    cat /usr/local/openresty/nginx/conf/waf/rule-config/blackip.rule
    192.168.31.14

然后访问Openresty地址，如下已返回403被禁止

IP白名单配置

需要在config.lua中开启config_white_ip_check = "on"参数
IP白名单与黑名单相反，添加到IP白名单中的IP不受WAF限制,具体请自行测试

    cat /usr/local/openresty/nginx/conf/waf/rule-config/whiteip.rule
    192.168.31.14

 

CC攻击过滤

需要在config.lua中开启config_cc_check = "on"参数，然后指定config_cc_rate = "10/60"速率和时间
CC攻击只需要在config.lua配置文件中指定上面的两个参数即可

如下指定在60秒内对于单个IP地址访问单个页面的次数最大10次，超过10次则自动拉入黑名单，60秒后自动解除

    vim /usr/local/openresty/nginx/conf/waf/config.lua
    config_cc_check = "on"
    config_cc_rate = "10/60"

然后进行测试,如下刷新10次以后就变为来403

我们换个页面再次刷新，如下换个页面可以正常访问，不过连续对一个页面60秒内刷新10次以后将也被拉入黑名单

注：以上的请求速率和时间只能作为参考，大家线上使用具体还要根据相应环境进行调整

异常URL策略配置

需要在config.lua中开启config_url_check = "on"参数
然后定义rule-config/url.rule文件，url.rule文件默认为如下，如果匹配到规则的将跳转到由config.lua中config_waf_output = "html"参数指定的页面

  1. 禁止URL访问 .htaccess|.bash_history 的文件
  2. 禁止URL访问包含带有phpmyadmin|jmx-console|admin-console|jmxinvokerservlet地址
  3. 禁止URL访问包含 java.lang 的地址
  4. 禁止URL访问包含 .svn/ 的地址
    cat url.rule
    \.(htaccess|bash_history)
    \.(bak|inc|old|mdb|sql|backup|java|class|tgz|gz|tar|zip)$
    (phpmyadmin|jmx-console|admin-console|jmxinvokerservlet)
    java\.lang
    \.svn\/
    /(attachments|upimg|images|css|uploadfiles|html|uploads|templets|static|template|data|inc|forumdata|upload|includes|cache|avatar)/(\\w+).(php|jsp)

假如你不想让别人访问根下的/login，那么就可以写入到配置中

    cat url.rule
    \.(htaccess|bash_history)
    \.(bak|inc|old|mdb|sql|backup|java|class|tgz|gz|tar|zip)$
    (phpmyadmin|jmx-console|admin-console|jmxinvokerservlet)
    java\.lang
    \.svn\/
    /(attachments|upimg|images|css|uploadfiles|html|uploads|templets|static|template|data|inc|forumdata|upload|includes|cache|avatar)/(\\w+).(php|jsp)
    /login

然后进行重启后访问,如下就跳转到了我们在config.lua中指定的页面，此页面可根据需求进行修改。如果上面默认的url规则匹配到了你的地址，那么你就可以把相应配置去掉

异常UserAgent策略配置

需要在config.lua中开启config_user_agent_check = "on"参数

WAF模块中默认封锁了以下UserAgent，如
HTTrack网站下载
namp网络扫描
audit网络审计
dirbuster网站目录扫描
pangolin SQL注入工具
scan网络扫描
hydra密码暴力破解
libwww漏洞工具
sqlmap自动SQL注入工具
w3af网络扫描
Nikto Web漏洞扫描
…
等等

    cat useragent.rule
    (HTTrack|harvest|audit|dirbuster|pangolin|nmap|sqln|-scan|hydra|Parser|libwww|BBBike|sqlmap|w3af|owasp|Nikto|fimap|havij|PycURL|zmeu|BabyKrokodil|netsparker|httperf|bench)

我们正常访问URL是没问题的，下面来模拟一个非法的UserAgent进行访问

    #模拟网站下载
    curl http://192.168.31.219/ --user-agent 'HTTrack'
    <html>
    <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
    <meta http-equiv="Content-Language" content="zh-cn" />
    <title>网站防火墙</title>
    </head>
    <body>
    <h1 align="center"> 欢迎白帽子进行授权安全测试，安全漏洞请联系QQ：1111111。
    </body>
    </html>
    #模拟nmap网络扫描
    curl http://192.168.31.219/ --user-agent 'nmap'
    <html>
    <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
    <meta http-equiv="Content-Language" content="zh-cn" />
    <title>网站防火墙</title>
    </head>
    <body>
    <h1 align="center"> 欢迎白帽子进行授权安全测试，安全漏洞请联系QQ：1111111。
    </body>
    </html>

添加禁止Chrome浏览器访问的UserAgent

    #跟随配置添加到最后
    cat useragent.rule
    (HTTrack|harvest|audit|dirbuster|pangolin|nmap|sqln|-scan|hydra|Parser|libwww|BBBike|sqlmap|w3af|owasp|Nikto|fimap|havij|PycURL|zmeu|BabyKrokodil|netsparker|httperf|bench|Chrome)

然后重启Openrestry，通过Chrome浏览器进行访问

如上所示全部命中了WAF的规则

异常Get参数策略配置

需要在config.lua配置中开启config_url_args_check = "on"参数

默认封锁了如下：

    cat args.rule
    \.\./
    \:\$
    \$\{
    select.+(from|limit)
    (?:(union(.*?)select))
    having|rongjitest
    sleep\((\s*)(\d*)(\s*)\)
    benchmark\((.*)\,(.*)\)
    base64_decode\(
    (?:from\W+information_schema\W)
    (?:(?:current_)user|database|schema|connection_id)\s*\(
    (?:etc\/\W*passwd)
    into(\s+)+(?:dump|out)file\s*
    group\s+by.+\(
    xwork.MethodAccessor
    (?:define|eval|file_get_contents|include|require|require_once|shell_exec|phpinfo|system|passthru|preg_\w+|execute|echo|print|print_r|var_dump|(fp)open|alert|showmodaldialog)\(
    xwork\.MethodAccessor
    (gopher|doc|php|glob|file|phar|zlib|ftp|ldap|dict|ogg|data)\:\/
    java\.lang
    \$_(GET|post|cookie|files|session|env|phplib|GLOBALS|SERVER)\[
    \<(iframe|script|body|img|layer|div|meta|style|base|object|input)
    (onmouseover|onerror|onload)\=

我们进行访问 http://192.168.31.219/hello?aa=select id from mysql,得到如下，进行匹配

    curl 'http://192.168.31.219/hello?aa=select id from mysql'
    <html>
    <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
    <meta http-equiv="Content-Language" content="zh-cn" />
    <title>网站防火墙</title>
    </head>
    <body>
    <h1 align="center"> 欢迎白帽子进行授权安全测试，安全漏洞请联系QQ：1111111。
    </body>
    </html>

我们也可以根据自己需求去配置，如下最后添加abcops

    cat args.rule
    \.\./
    \:\$
    \$\{
    select.+(from|limit)
    (?:(union(.*?)select))
    having|rongjitest
    sleep\((\s*)(\d*)(\s*)\)
    benchmark\((.*)\,(.*)\)
    base64_decode\(
    (?:from\W+information_schema\W)
    (?:(?:current_)user|database|schema|connection_id)\s*\(
    (?:etc\/\W*passwd)
    into(\s+)+(?:dump|out)file\s*
    group\s+by.+\(
    xwork.MethodAccessor
    (?:define|eval|file_get_contents|include|require|require_once|shell_exec|phpinfo|system|passthru|preg_\w+|execute|echo|print|print_r|var_dump|(fp)open|alert|showmodaldialog)\(
    xwork\.MethodAccessor
    (gopher|doc|php|glob|file|phar|zlib|ftp|ldap|dict|ogg|data)\:\/
    java\.lang
    \$_(GET|post|cookie|files|session|env|phplib|GLOBALS|SERVER)\[
    \<(iframe|script|body|img|layer|div|meta|style|base|object|input)
    (onmouseover|onerror|onload)\=
    abcops

然后我们进行访问http://192.168.31.219/hello?aa=abcops也会匹配到规则

异常POST参数策略配置

需要在config.lua中开启config_post_check = "on"选项

默认POST请求封禁如下，POST封禁内容与GET相似

    cat post.rule
    \.\./
    select.+(from|limit)
    (?:(union(.*?)select))
    having|rongjitest
    sleep\((\s*)(\d*)(\s*)\)
    benchmark\((.*)\,(.*)\)
    base64_decode\(
    (?:from\W+information_schema\W)
    (?:(?:current_)user|database|schema|connection_id)\s*\(
    (?:etc\/\W*passwd)
    into(\s+)+(?:dump|out)file\s*
    group\s+by.+\(
    xwork.MethodAccessor
    (?:define|eval|file_get_contents|include|require|require_once|shell_exec|phpinfo|system|passthru|preg_\w+|execute|echo|print|print_r|var_dump|(fp)open|alert|showmodaldialog)\(
    xwork\.MethodAccessor
    (gopher|doc|php|glob|file|phar|zlib|ftp|ldap|dict|ogg|data)\:\/
    java\.lang
    \$_(GET|post|cookie|files|session|env|phplib|GLOBALS|SERVER)\[
    \<(iframe|script|body|img|layer|div|meta|style|base|object|input)
    (onmouseover|onerror|onload)\=

直接对POST策略进行提交请求，通过curl -XPOST来进行提交POST请求

    curl -XPOST 'http://192.168.31.219/hello?aa=select id from mysql'
    <html>
    <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
    <meta http-equiv="Content-Language" content="zh-cn" />
    <title>网站防火墙</title>
    </head>
    <body>
    <h1 align="center"> 欢迎白帽子进行授权安全测试，安全漏洞请联系QQ：1111111。
    </body>
    </html>

如上命中规则，我们查看Openrestry日志，查看是否为POST请求

    tail -1 /usr/local/openresty/nginx/logs/access.log
    192.168.31.217 - - [27/Jul/2020:18:21:32 +0800] "POST /hello?aa=select id from mysql HTTP/1.1" 403 313 "-" "curl/7.29.0"

 

posted @ 2021-02-05 09:59  20988902  阅读(882)  评论(0)    收藏  举报