使用NGINX+Openresty实现WAF功能
一、了解WAF
1.1 什么是WAF
Web应用防护系统（也称：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。
1.2 WAF的功能
支持IP白名单和黑名单功能，直接将黑名单的IP访问拒绝。
支持URL白名单，将不需要过滤的URL进行定义。
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）。
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。
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）。
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。
支持URL参数过滤，原理同上。
支持日志记录，将所有拒绝的操作，记录到日志中去
1.3 WAF的特点
异常检测协议
Web应用防火墙会对HTTP的请求进行异常检测，拒绝不符合HTTP标准的请求。并且，它也可以只允许HTTP协议的部分选项通过，从而减少攻击的影响范围。甚至，一些Web应用防火墙还可以严格限定HTTP协议中那些过于松散或未被完全制定的选项。
增强的输入验证
增强输入验证，可以有效防止网页篡改、信息泄露、木马植入等恶意网络入侵行为。从而减小Web服务器被攻击的可能性。
及时补丁
修补Web安全漏洞，是Web应用开发者最头痛的问题，没人会知道下一秒有什么样的漏洞出现，会为Web应用带来什么样的危害。WAF可以为我们做这项工作了——只要有全面的漏洞信息WAF能在不到一个小时的时间内屏蔽掉这个漏洞。当然，这种屏蔽掉漏洞的方式不是非常完美的，并且没有安装对应的补丁本身就是一种安全威胁，但我们在没有选择的情况下，任何保护措施都比没有保护措施更好。
基于规则的保护和基于异常的保护
基于规则的保护可以提供各种Web应用的安全规则，WAF生产商会维护这个规则库，并时时为其更新。用户可以按照这些规则对应用进行全方面检测。还有的产品可以基于合法应用数据建立模型，并以此为依据判断应用数据的异常。但这需要对用户企业的应用具有十分透彻的了解才可能做到，可现实中这是十分困难的一件事情。
状态管理
WAF能够判断用户是否是第一次访问并且将请求重定向到默认登录页面并且记录事件。通过检测用户的整个操作行为我们可以更容易识别攻击。状态管理模式还能检测出异常事件（比如登陆失败），并且在达到极限值时进行处理。这对暴力攻击的识别和响应是十分有利的。
其他防护技术
WAF还有一些安全增强的功能，可以用来解决WEB程序员过分信任输入数据带来的问题。比如：隐藏表单域保护、抗入侵规避技术、响应监视和信息泄露保护。
1.3WAF与网络防火墙的区别
网络防火墙作为访问控制设备，主要工作在OSI模型三、四层，基于IP报文进行检测。只是对端口做限制，对TCP协议做封堵。其产品设计无需理解HTTP会话，也就决定了无法理解Web应用程序语言如HTML、SQL语言。因此，它不可能对HTTP通讯进行输入验证或攻击规则分析。针对Web网站的恶意攻击绝大部分都将封装为HTTP请求，从80或443端口顺利通过防火墙检测。
一些定位比较综合、提供丰富功能的防火墙，也具备一定程度的应用层防御能力，如能根据TCP会话异常性及攻击特征阻止网络层的攻击，通过IP分拆和组合也能判断是否有攻击隐藏在多个数据包中，但从根本上说他仍然无法理解HTTP会话，难以应对如SQL注入、跨站脚本、cookie窃取、网页篡改等应用层攻击。
web应用防火墙能在应用层理解分析HTTP会话，因此能有效的防止各类应用层攻击，同时他向下兼容，具备网络防火墙的功能。
二、使用nginx配置简单实现403和404
2.1 小试身手之rerurn 403
修改nginx配置文件在server中加入以下内容
set $block_user_agent 0;
if ($http_user_agent ~ "Wget|AgentBench"){ # 注意if 和(之间要有空格，否则会报错
set $block_user_agent 1;
}
if ($block_user_agent = 1){
return 403;
}
通过其他机器去wget，结果如下
[root@mini1 ~]# wget http://192.168.3.140
--2017-05-05 14:14:53-- http://192.168.3.140/
Connecting to 192.168.3.140:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 403 Forbidden
2017-05-05 14:14:53 ERROR 403: Forbidden.
2.2小试身手之rerurn 404
在nginx配置文件中加入如下内容，让访问sql|bak|zip|tgz|tar.gz的请求返回404
location ~* "\.(sql|bak|zip|tgz|tar.gz)$" {
return 404;
}
NGINX下如何自定义404页面:
1.创建自己的404.html页面
2.更改nginx.conf在http定义区域加入： fastcgi_intercept_errors on;
3.更改nginx.conf
中在server 区域加入： error_page 404 /404.html 或者 error_page 404 = http://www.xxx.com/404.html
4.更改后重启nginx,，测试nginx.conf正确性： /user/local/nginx/sbin/nginx –t
在网站根目录下放一个.sql
通过浏览器访问结果如下，404已生效
三、深入实现WAF
3.1 WAF实现规划
分析步骤如下：解析HTTP请求==》匹配规则==》防御动作==》记录日志
具体实现如下：
解析http请求：协议解析模块
匹配规则：规则检测模块，匹配规则库
防御动作：return 403 或者跳转到自定义界面
日志记录：记录到elk中，画出饼图，建议使用json格式
3.2安装nginx+lua
由于nginx配置文件书写不方便，并且实现白名单功能很复杂，nginx的白名单也不适用于CC攻击，所以在这里使用nginx+lua来实现WAF，如果想使用lua，须在编译nginx的时候配置上lua，或者结合OpenResty使用,此方法不需要编译nginx时候指定lua
3.2.1 编译nginx的时候加载lua可以参考
安装依赖包
yum install -y gcc gcc-c++ openssl-devel
环境准备 [root@nginx-lua ~]# cd /usr/local/src 首先，现在Nginx安装必备的Nginx和PCRE软件包。
[root@nginx-lua src]# wget http://nginx.org/download/nginx-1.9.4.tar.gz
[root@nginx-lua src]# wget ftp://ftp.csx.cam.ac.uk/pub/software/programming/pcre/pcre-8.37.tar.gz
其次，下载当前最新的luajit和ngx_devel_kit (NDK)，以及lua-nginx-module