Nginx使用Lua模組實現WAF

lucky_tomato發表於2021-09-03
Nginx

前言:最近一段時間在寫加密資料功能，對安全相關知識還是缺少積累，無意間接觸到了WAF相關知識，剛好Nginx可以實現WAF功能，也簡單學習了Lua這門語言，分享下

一、WAF產生的背景

過去企業通常會採用防火牆，作為安全保障的第一道防線；當時的防火牆只是在第三層（網路層）有效的阻斷一些資料包；而隨著web應用的功能越來越豐富的時候，Web伺服器因為其強大的計算能力，處理效能，蘊含較高的價值，成為主要的被攻擊目標（第七層應用層）。而傳統防火牆在阻止利用應用程式漏洞進行的攻擊方面，卻沒有辦法；在此背景下，WAF(Web Application Firewall）應運而生。

二、什麼是WAF

Web 應用防火牆 (WAF-Web Application Firewall) 旨在保護 Web 應用免受各類應用層攻擊，例如跨站點指令碼 (XSS)、SQL 注入，以及 cookie 中毒等。應用是您重要資料的閘道器，因此針對應用發起的攻擊就成為了造成漏洞的主要原因。有了 WAF 就可以攔截一系列企圖通過入侵系統來洩漏資料的攻擊。

三、工作原理

1.使用者通過瀏覽器向Web伺服器傳送網頁請求。

2.使用者的請求到達Web伺服器之前，WAF對使用者的請求進行過濾

3.WAF拿到使用者的HTTP請求引數去跟配置檔案定義的規則做比較(比如ip黑名單)，如果匹配上就返回403拒絕，否則就放行。

4.WEB伺服器響應使用者請求，把頁面資料返回給使用者。

四、WAF作用

waf是通過執行一系列針對HTTP/HTTPS的安全策略來專門為Web應用提供保護的一款產品。

五、WAF和傳統防火牆的區別

1.傳統防火牆是工作在網路層(第三層)和傳輸層(第四層)

2.WAF是工作在應用層(第七層)

3.傳統防火牆更多是對IP和埠進行過濾

4.WAF是對HTTP請求進行過濾，包括URL，IP，User-Agent等等

六、WAF和DDos

DDos的全稱是Distributed Denial of service。主要依靠一組計算機來發起對一個單一的目標系統的請求，從而造成目標系統資源耗盡而拒絕正常的請求。

根據OSI網路模型，最常見的DDos有三類，第三層（網路層）DDos、第四層（傳輸層）DDos和第七層（應用層）DDos。

WAF主要處理第七層DDos攻擊，它在處理第七層DDos攻擊時會比其它防護手段更高效一些。WAF會對HTTP流量做詳細的分析，這樣WAF就能針對正常的訪問請求進行建模，然後使用這些模型來區分正常的請求和攻擊者使用機器人或者指令碼觸發的請求

 七、Nginx WAF功能

  • 支援IP白名單和黑名單功能，直接將黑名單的IP訪問拒絕（新增cdip功能支援ip段）

  • 支援URL白名單，將不需要過濾的URL進行定義

  • 支援User-Agent的過濾，匹配自定義規則中的條目，然後進行處理

  • 支援CC攻擊防護，單個URL指定時間的訪問次數，超過設定值（新增針對不同域名）

  • 支援Cookie過濾，匹配自定義規則中的條目，然後進行處理

  • 支援URL過濾，匹配自定義規則中的條目，如果使用者請求的URL包含這些

  • 支援URL引數過濾，原理同上

  • 支援日誌記錄，將所有拒絕的操作，記錄到日誌中去

  • 新增支援拉黑快取（預設600秒）

八、Nginx Waf防護流程

if whiteip() then
elseif blockip() then
elseif denycc() then
elseif ngx.var.http_Acunetix_Aspect then
    ngx.exit(444)
elseif ngx.var.http_X_Scan_Memo then
    ngx.exit(444)
elseif whiteurl() then
elseif ua() then
elseif url() then
elseif args() then
elseif cookie() then
elseif PostCheck then

  • 檢查IP白名單,通過就不檢測;

  • 檢查IP黑名單，不通過即拒絕;

  • 檢查CC攻擊，匹配即拒絕

  • 檢查http_Acunetix_Aspect掃描是否開啟

  • 檢查http_X_Scan_Memo掃描是否開啟

  • 檢查白名單URL檢查;

  • 檢查UA，UA不通過即拒絕；

  • 檢查URL引數檢查；

  • 檢查cookie；

  • 檢查post；

九、基於Nginx實現的WAF

9.1安裝依賴包

yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake make unzip
yum -y install zlib zlib-devel openssl openssl-devel pcre pcre-devel

9.2安裝LuaJIT2.0

LuaJIT是Lua的即時編譯器，簡單來說，LuaJIT是一個高效的Lua虛擬機器。

# 進入目錄
cd /usr/local/src/

# 下載LuaJIT2.0
wget http://luajit.org/download/LuaJIT-2.0.5.tar.gz

# 解壓
tar xf LuaJIT-2.0.5.tar.gz && cd LuaJIT-2.0.5

# 編譯
make

# 安裝
make install PREFIX=/usr/local/lj2

# 建立軟連線
ln -s /usr/local/lj2/lib/libluajit-5.1.so.2 /lib64/

# 新增環境變數
export LUAJIT_LIB=/usr/local/lj2/lib/
export LUAJIT_INC=/usr/local/lj2/include/luajit-2.0/

9.3安裝ngx_devel_kit

kit模組是一個擴充nginx伺服器核心功能的模組，第三方模組開發可以基於它來快速實現。

# 進入目錄
cd /user/local/src/

# 下載v0.3.0.tar.gz
wget  https://github.com/simplresty/ngx_devel_kit/archive/v0.3.0.tar.gz -O ngx_devel_kit.tar.gz

# 解壓
tar xf ngx_devel_kit.tar.gz

9.4安裝lua-nginx-module

ngx_lua_module 是一個nginx http模組，它把 lua 解析器內嵌到 nginx，用來解析並執行lua 語言編寫的網頁後臺指令碼。

ngx_lua模組的原理

1. 每個worker（工作程式）建立一個Lua VM，worker內所有協程共享VM；
2. 將Nginx I/O原語封裝後注入 Lua VM，允許Lua程式碼直接訪問；
3. 每個外部請求都由一個Lua協程處理，協程之間資料隔離；
4. Lua程式碼呼叫I/O操作等非同步介面時，會掛起當前協程（並保護上下文資料），而不阻塞worker；
5. I/O等非同步操作完成時還原相關協程上下文資料，並繼續執行

安裝

# 進入目錄
cd /user/local/src/

# 下載v0.10.9rc7.tar.gz
wget https://github.com/openresty/lua-nginx-module/archive/v0.10.9rc7.tar.gz

# 解壓
tar -xzvf v0.10.9rc7.tar.gz

9.5安裝Nginx

# 進入目錄
cd /user/local/src/

# 下載
wget http://nginx.org/download/nginx-1.21.0.tar.gz

# 解壓
tar xf nginx-1.21.0.tar.gz

# 進入nginx目錄
cd nginx-1.21.0

# 編譯
./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module --with-http_flv_module --with-http_stub_status_module --with-http_gzip_static_module --with-http_realip_module --with-pcre --add-module=/usr/local/src/lua-nginx-module-0.10.9rc7 --add-module=/usr/local/src/ngx_devel_kit-0.3.0 --with-stream

# 安裝
make && make install

# 新增nginx配置，在server塊裡新增下面內容
[root@localhost_test_192.168.10.132 11:04:48 ~]# vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

location /lua {
    default_type 'text/plain';

    content_by_lua 'ngx.say("hello, lua")';
}

# 檢查語法
[root@localhost_test_192.168.10.132 09:59:33 /usr/local/src]# nginx -t
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

# 啟動
[root@localhost_test_192.168.10.132 11:08:35 ~]# nginx

# 測試
curl 127.0.0.1:80/lua

9.6安裝ngx_lua_waf

# 進入目錄
cd /user/local/src/

# 把ngx_lua_waf下載到conf目錄下
wget https://github.com/loveshell/ngx_lua_waf/archive/master.zip

# 解壓命名為waf
unzip master.zip -d /usr/local/nginx/conf/

# 更改目錄名
mv /usr/local/nginx/conf/ngx_lua_waf-master /usr/local/nginx/conf/waf

# 在nginx.conf的http段新增
lua_package_path "/usr/local/nginx/conf/waf/?.lua";
lua_shared_dict limit 10m;
init_by_lua_file  /usr/local/nginx/conf/waf/init.lua; 
access_by_lua_file /usr/local/nginx/conf/waf/waf.lua;

# 在nginx.conf最外層新增使用者執行
user www;

# 建立日誌目錄
mkdir /usr/local/nginx/logs/hack
chown www /usr/local/nginx/logs/hack

# Lua_waf 配置
[root@localhost_test_192.168.10.132 11:33:53 /usr/local/nginx/conf/waf]# cat config.lua 
# 規則存放路徑
RulePath = "/usr/local/nginx/conf/waf/wafconf/"
# 是否開啟攻擊資訊記錄，需要配置logdir
attacklog = "on"
# log儲存目錄，該目錄需要使用者自己新建，切需要nginx使用者的可寫許可權
logdir = "/usr/local/nginx/logs/hack/"
# 是否攔截url訪問
UrlDeny="on"
# 是否攔截後重定向
Redirect="on"
# 是否攔截cookie攻擊
CookieMatch="on"
# 是否攔截post攻擊
postMatch="on"
# 是否開啟URL白名單
whiteModule="on" 
# 填寫不允許上傳檔案字尾型別
black_fileExt={"php","jsp"}
# ip白名單，多個ip用逗號分隔
ipWhitelist={"127.0.0.1"}
# ip黑名單，多個ip用逗號分隔
ipBlocklist={"192.168.10.1"}
# 是否開啟攔截cc攻擊(需要nginx.conf的http段增加lua_shared_dict limit 10m;)
CCDeny="off"
# 設定cc攻擊頻率，單位為秒.
# 預設1分鐘同一個IP只能請求同一個地址100次
CCrate="100/60"
# 告警內容
html= []

# 規則檔案
[root@localhost_test_192.168.10.132 11:42:12 /usr/local/nginx/conf/waf]# ll wafconf/
total 24
-rw-r--r-- 1 root root 749 Apr  6  2016 args
-rw-r--r-- 1 root root 652 Apr  6  2016 cookie
-rw-r--r-- 1 root root 733 Apr  6  2016 post
-rw-r--r-- 1 root root 335 Apr  6  2016 url
-rw-r--r-- 1 root root 177 Apr  6  2016 user-agent
-rw-r--r-- 1 root root   8 Apr  6  2016 whiteurl

args裡面的規則get引數進行過濾的
cookie是對請求過濾的cookie過濾
url是隻在get請求url過濾的規則
post是隻在post請求過濾的規則
whiteurl是白名單，裡面的url匹配到不做過濾
user-agent是對user-agent的過濾規則

# 載入Nginx
[root@localhost_test_192.168.10.132 11:32:41]# nginx -s reload

9.7測試效果　　

訪問帶有引數的URL

http://192.168.10.132/?id=<script>　　

 

 

 總結:Nginx使用Lua模組實現WAF的功能很強大，可以對程式碼進行修改二次開發，修改成為自己想要的效果，不妨試試看看　

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