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Kong 网关配置开源WAF组件

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1.简介

有关 kong 微服务网关的配置参考以下文档

​kong 微服务网关插件机制及常用指令​​https://blog.51cto.com/waringid/5800540​

kong 微服务网关配置指南 ​​https://blog.51cto.com/waringid/5793828​

使用Kong和Konga管理微服务和API ​​https://blog.51cto.com/waringid/5790671​

nginx配置指南之一 ​​https://blog.51cto.com/waringid/1438852​

nginx操作指南之二 ​​https://blog.51cto.com/waringid/1441632​

nginx增加modsecurity模块 ​​https://blog.51cto.com/waringid/1629905​

也谈nginx的安全限制  ​​https://blog.51cto.com/waringid/1608666​

大部分的 WAF 网关都是通过 openresty 加载 lua 语言的方式实现 http 不同加载阶段的过滤。网上比较常见的开源方案有 ModSecurity 和 Naxsi 和国内额 Loveshell。从项目的活跃程度和其它大厂的策略综合来看还是 ModSecurity 比较靠谱。

由于 ModSecuriy 原本是基于 Apache 的功能开发,后续才增加对 Nginx 的支持,因此在性能方面和原生的 Nginx 有较大的差距。网络上有大神将它的策略内容结合 PCRE 的正则表达式重新添加了 openresty 的支持并且性能上做了较大大优化调整。具体可以参考​​https://github.com/p0pr0ck5/lua-resty-waf/​

将 lua-resty-waf 的功能集成到 kong 服务网关的开源项目参考​​https://github.com/zhenguang/kong-plugin-lua-resty-waf​

2.组件安装

yum install luarocks gcc gcc-c++ tree elfutils-devel pcre-devel
luarocks install lrexlib-PCRE
luarocks install kong-plugin-lua-resty-waf

3.更新 GCC

CentOS 7的版本中,GCC 的版本较低,如果不更新 GCC 版本,后续 Kong 启动 WAF 插件时会提示出错。如下所示:

2020/06/12 14:54:32 [error] 31539#0: *1587 lua coroutine: runtime error: .../plugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/load_ac.lua:50: /lib64/libstdc++.so.6: version `CXXABI_1.3.9' not found (required by /usr/local/share/lua/5.1/kong/plugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/../libac.so)
stack traceback:
coroutine 0:
[C]: in function 'load'
.../plugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/load_ac.lua:50: in function 'load_ac_lib'
.../plugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/load_ac.lua:64: in function 'create_ac'
...lugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/operators.lua:259: in function <...lugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/operators.lua:252>
strings /lib64/libstdc++.so.6 |grep 'CXX'
wget ftp://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-9.2.0/gcc-9.2.0.tar.gz
../configure --enable-checking=release --enable-languages=c,c++ --disable-multilib
make

编译后将新版本的文件替换旧文件即可。

4.Kong waf 组件配置

4.1.增加插件

vim /etc/kong/kong.conf
plugins = bundled,http301https,kong-plugin-lua-resty-waf
kong restart

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4.2.启用插件

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在 konga 的管理界面中找到需要应用的站点路由,然后选择添加插件。

4.3.修改日志

默认的配置策略中 WAF 不会输出拦截的日志,修改“/usr/local/share/lua/5.1/kong/plugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/waf.lua”中的配置选项将日志输出到本地。

touch /usr/local/kong/logs/waf.log
vim /usr/local/share/lua/5.1/kong/plugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf/waf.lua
_event_log_target = "file",
_event_log_target_host = nil,
_event_log_target_path = "/usr/local/kong/logs/waf.log",

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4.4.修改日志的日期格式

默认的日期格式使用 ngx.time() 函数按计数的方式显示日期及时间,可以通过 ngx.localtime() 将格式改为更直观的日期格式。

vim /usr/local/share/lua/5.1/kong/plugins/kong-plugin-lua-resty-waf/resty/waf.lua

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4.5.检查日志拦截

在其它的电脑上构建一条有安全风险的访问 URL 测试下安全策略是否生效。其中 cctv.myj.lan 是目标站点,该站点通过 kong 配置为反向代理。

curl -I 'http://cctv.myj.lan?query=<script></script>'
tail -f /usr/local/kong/logs/waf.log

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{“timestamp”:”2020-06-16 09:00:00″,”request_headers”:{“host”:”cctv.myj.lan”,”accept”:”*/*”,”user-agent”:”curl/7.29.0″},”id”:”d11e0c9c4a82cd67f833″,”method”:”HEAD”,”uri”:”/”,”client”:”192.168.111.95″,”uri_args”:{“query”:”<script></script>”},”alerts”:[{“logdata”:”Matched Data: <script> found within REQUEST_ARGS: MATCHED_VAR”,”msg”:”Restricted SQL Character Anomaly Detection (args): # of special characters exceeded (2)”,”id”:”942432″,”match”:{“0″:”<script>”,”1″:”<script>”}},{“msg”:”XSS (Cross-Site Scripting)”,”id”:42059,”match”:1},{“msg”:”XSS (Cross-Site Scripting) – HTML Tag Handler”,”id”:42069,”match”:1},{“msg”:”XSS (Cross-Site Scripting) – IE Filter”,”id”:42083,”match”:1},{“logdata”:12,”msg”:”Request score greater than score threshold”,”id”:99001,”match”:12}]}

5.功能与原理

5.1配置模块

系统配置分为两块系统基本配置和规则配置。

5.2规则配置

系统默认提供了基础的防护规则集,规则集文件都在 rules/ 文件夹下,默认有九个文件:

  • 11000_whitelist.json
  • 20000_http_violation.json 违反 HTTP 协议防御
  • 21000_http_anomaly.json 异常 HTPP 请求防御
  • 35000_user_agent.json user_agent 防御
  • 40000_generic_attack.json 一般attack防御
  • 41000_sqli.json SQL 注入防御
  • 42000_xss.json XSS 防御
  • 90000_custom.json 客户自定义防护规则
  • 99000_scoring.json SCORE 阀值控制

默认规则集的执行顺序也是从上到下的,注意文件的命名规律,后续添加自己的规则集的时候最好遵循这种规范。

规则配置的加载方式有三种:

1、系统启动时默认加载

waf.init 函数默认会去 package.path 前缀路径下的目录 rules/ 下加载数组 global_rulesets 指定的 .json 规则集配置文件。 global_rulesets 默认就是包括了 rules/ 目录下的所有文件名,也是基本的系统参数之一,可以通过 waf:set_option(“global_rulesets”, {}) 来指定。

2、使用 load_secrules 加载

可以调用函数 load_secrules 函数从磁盘加载 ModSecurity SecRules 配置文件,参数就是文件所在的绝对路径。需要注意的是还需要调用函数 add_ruleset 将规则集名(文件名称)注册到系统,否则系统是识别不到的。系统内部会按行将 ModSecurity 规则集文件转换(在 translate 包内)成 waf 对应的规则格式(json)。目前支持四种规则指令:

  • SecRule
  • SecAction
  • SecMarker
  • SecDefaultAction

3、使用 add_ruleset_string 加载

add_ruleset_string 可以直接加载规则集字符串(json)。用户可以使用这种方式动态的加载自定义规则集合。

在每个阶段执行对应的规则集之前,都会先合并(merge)规则集,主要就是根据规则集名,当规则集名称一样时,用户自己添加的规则集优先级更高。

5.3系统配置

waf.new 函数会初始化一个系统基础参数表,这些参数都可以通过函数 waf.set_option(参数名称, value) 来设置。一些比较重要的参数说明:

  • _debug 开启 debug 模式,将会打印更详细的日志,默认 false
  • _debug_log_level debug 模式的日志输出级别,默认 ngx.INFO
  • _deny_status 请求被规则拒绝时返回的状态,默认 403
  • _event_log_altered_only 是否只有当请求结束时(DENY 或 DROP)才对外输出日志数据,默认 true
  • _event_log_level 设置日志输出级别,默认​​ngx.info​
  • _event_log_request_* 可以指定对外日志输出 arguments、body、headers 字段,默认都是 false
  • _event_log_target 设置日志对外输出的方式,有三种方式可选(详见日志模块说明),默认 error
  • _mode 系统运行模式,有三种可选值,默认值 INACTIVE
  1. SIMULATE 默认值,模拟模式,只会记录规则命中日志,不会执行规则 action
  2. INACTIVE 不执行规则引擎,即 不执行 exec 函数
  3. ACTIVE 即正常模式
  • _score_threshold 风险最大阀值,当大于该值时,请求将会被 DENY

5.4规则模块

规则模块是 WAF 项目的核心,包括解析和执行两个部分,为了支持类似 ModSecurity 的防护规则,规则配置比较复杂,解析和执行逻辑就更复杂了。

5.4.1规则解析

规则配置是按规则集(规则数组)的形式被读取的,规则集再分为多个阶段 — access,header_filter 等。所有的规则集在解析时,会按阶段的维度,添加到对应阶段的规则集数组。需要注意的是,规则解析时会计算两个特殊的变量值:

rule.offset_nomatch 数值,当当前规则匹配失败时,规则遍历迭代器接下来要跳转的规则数,即:当前规则序数 + offset_nomatch = 下条规则的序数

rule.offset_match 数值,当当前规则匹配成功时,规则遍历迭代器接下来要跳转的规则数

这两个变量值一般都是 1,即直接进入相邻的下个规则,但是使用 skip 或 CHAIN 都会改变这些值。他们都被放入 table 对象 rule,供规则执行时使用。

5.4.2规则配置项

  • action 规则行为定义
  • nondisrupt map 数组,非破坏请求行为,定义命中当前规则后的数据行为,可与 disrupt 配合使用,在 disrupt 之前被执行
  • action 指定具体的行为,有九个可选值:
  • setvar 设置 K-V 值,默认将会存放到变量 storage(table 类型),可作为中间缓存,生存周期是当前请求(ngx.ctx)
  • initcol 持久化存储,将指定的值做存放到 redis、memcached 或 dict
  • sleep 调用 ngx.sleep
  • status 设置当前请求被 DENY 后,响应的 HTTP 状态
  • rule_remove_id 临时(内存)移出 data(规则 ID) 对应的规则, 与 ignore_rule 原理相同
  • mode_update 更新 _mode(系统运行模式) 值
  • data 上面 action 行为的参数值,动态数据类型,根据 action,可以是 map,字符串或者数值
  • col 设置存放到 storage 的 一维 key
  • inc 累加,当 value 为数字时,会将数值 value 累加到对应的中间缓存值
  • key 设置存储的二维 key
  • value 设置存储的值,数值或字符串
  • disrupt 字符串,定义具体防护方式,有六个可选值:
  • ACCEPT 结束当前阶段,继续执行下一阶段,目前因为规则都集中在 Acess 阶段,可以认为直接通过(PASS) Waf
  • DENY 拒绝当前请求,默认返回 403,返回状态可以在 nondisrupt.action.status 指定,但是不建议修改
  • DROP 断开当前请求连接,特殊的 444 状态,Nginx 将直接断开连接,而不响应任何字节给客户端
  • IGNORE 忽略该规则的本次命中,继续后面规则的校验
  • SCORE 调整(加减)风险数值(anomaly_score),只有当风险数值大于阀值(由配置 _score_threshold 指定)请求才会被拒绝,与 nondisrupt 配合使用
  • CHAIN 规则链,与其他防护方式的规则组合使用,相当于后续规则的前置条件,类似 and 操作
  • id 数值,唯一的标识当前规则
  • op_negated 否定规则匹配结果,即对匹配结果取反
  • operator 操作符,可选值:
  • REGEX 正则匹配,如果待匹配项为 table,则会逐次匹配,一旦匹配成功就返回,下同
  • REFIND 查找(​​ngx.re​​.find)
  • EQUALS 相等
  • GREATER 大于
  • LESS 小于
  • EXISTS 在字符串数组 pattern 内存在指定的字符串
  • CONTAINS 在获取的字符串或字符串数组内包含指定的 pattern
  • STR_EXISTS 在指定的字符串内存在
  • STR_MATCH 字符串匹配
  • PM 字符串匹配,可同时与组内所有子串进行匹配(Aho–Corasick 算法)
  • CIDR_MATCH IP 地址匹配,当前 IP 是否在pattern IP 数组内
  • DETECT_SQLI SQL 注入检查
  • DETECT_XSS XSS 跨站检查
  • VERIFY_CC 验证信用卡号是否合法
  • pattern 匹配值,字符串或字符串数组,可以是具体的值或者正则表达式,与待匹配值(根据下面的 vars 计算所得)进行比较
  • skip 数值,指跳过的规则个数(下个规则位置 = 当前规则位置 + skip + 1)
  • skip_after 数值,根据规则 id,直接跳转到对应规则
  • vars 对象数组,定义待匹配值的获取方式
  • type 定义数据源,可选值(部分):
  • REQUEST_HEADERS 获取请求头,map 类型
  • METHOD 获取请求方法,字符串类型,例如:GET,POST 等 HTTP 标准方法
  • TX 获取中间缓存值(ctx.storage[“TX”]),map 类型
  • URI_ARGS 获取请求参数(table),map 类型
  • QUERY_STRING 获取请求参数,字符串,示例:a=1&b=2
  • REQUEST_BODY 获取请求 body 部分,map 或字符串类型
  • URI 获取请求原始路径部分(ngx.var.uri),字符串
  • REQUEST_URI 获取请求 URL,包括参数部分,字符串,示例:/a/b/c?a=1&b=2
  • COOKIES 请求 cookies(table),map 类型
  • REQUEST_ARGS 对象(map)类型。包括 URI_ARGS, REQUEST_BODY, COOKIES 三项值,但最终转化成一维 map
  • REMOTE_ADDR 获取请求端 IP 地址(remote_addr),字符串
  • HTTP_VERSION 获取 HTTP 协议版本,数值,可选值:2.0, 1.0, 1.1
  • SCORE_THRESHOLD 获取当前风险阀值,数值类型
  • ARGS_COMBINED_SIZE 获取请求参数和请求 body 的字节大小,数值
  • TIME 字符串,格式:“时:分:秒”
  • TIME_EPOCH 获取当前时间戳,精确到秒,数值类型
  • storage 是否跳过缓存,根据 vars 的定义,重新计算待匹配值,存在(not nil)即为 true。因为请求处理过程数据源可能会修改数据源的某些值,导致缓存不一致的情况。需要注意的是这里的缓存,仅仅是存在当前请求内。
  • parse 字符串数组,长度固定为 2,定义从数据源取出待匹配数据集的规则
  • [1] 数组第一项值,字符串,表示从数据源取值的方法,有以下可选值:
  • specific 取出参数指定的值
  • regex 正则匹配,取出所有正则匹配参数的数据集
  • keys 取出数据源中所有的 key,作为数据集
  • values 取出数据源中所有的 value,作为数据集
  • all 将整个数据源作为数据集
  • [2] 数组第二项,字符串,取值方法(函数)的参数,注意,不能缺省,可设为 1,表示无意义
  • unconditional 指示当前规则将一定会被命中
  • opts
  • transform 字符串或字符串数组,对上述数据源进行转换的方式,有如下可选值(部分):
  • uri_decode uri 解码
  • lowercase 转成小写
  • md5 计算 md5
  • nolog 不记录该条规则的命中日志
  • logdata 设置规则命中日志字段 logdata 的值,可以使用具体的值或者变量(%{value}),实例:”logdata” : “%{TX.anomaly_score}”

5.4.3规则执行

规则是在 waf.exec 函数内执行的,每个阶段只会执行当前阶段对应的规则集,及规则集里面的规则。需要注意的是 CHAIN 规则的执行逻辑,这种类型的规则会组成一个规则链,规则链内的规则是 and 关系,即规则匹配失败,就会跳过当前整个规则链。规则链是怎么组成的呢?当遇到非 CHAIN 规则时,就会计算成一个规则链。

下面使用 C 代表 CHAIN 规则,X 代表非 CHAIN 规则,有如下规则集:

C C C X X C X

将生成两条规则链:

  • CCCX
  • CX

5.5日志模块

规则命中后,都会将命中(匹配成功)规则日志记录到日志输出缓存数组,除了 CHAIN 类型的规则,也就是说规则链命中后只会记录一条日志。规则日志可以在阶段结束时输出,也可以在请求结束时,汇总一起输出。

  • 日志是以 json 格式输出的,包括以下字段:
  • timestamp 当前时间戳(秒)
  • client 请求客户端地址(remote_addr)
  • method 请求方法
  • uri 请求路径
  • alerts 数组,规则命中记录
  • id 命中的规则 id
  • msg 规则说明
  • match 规则操作符(operator)函数返回的第二个值,这个值非常灵活,可以是字符串,数字或者数组
  • logdata 规则 logdata 配置指定的输出项,比如当前阀值等
  • id 唯一的标记当前请求 ID,首次调用函数 waf.new 时随机生成
  • uri_args map 类型,请求参数;可选,由参数 _event_log_request_arguments 控制
  • request_headers map 类型,请求头;可选,由参数 _event_log_request_headers 控制
  • request_body map 或字符串 类型,请求体;可选,由参数 _event_log_request_body 控制
  • ngx 数组,可选,由参数 _event_log_ngx_vars 指定的变量(ngx.var)值

日志对外输出方式由 _event_log_target 设置,有三种输出方式:

  • error 直接使用 ngx.log 输出
  • file 输出到参数 _event_log_target_path 指定的文件内
  • socket 使用库 resty.log 输出到指定的日志服务器,需要配置相关参数,初始化 log.socket 客户端

6.日常维护

lua-resty-waf 的防护策略源自 modsecurity 的 CRS 内容。https://www.modsecurity.org/CRS/Documentation/exceptions.html。有关策略的应用及配置参照官网文档。lua-resty-waf 内部应用的是 JSON 规则,项目提供了一个工具用于转换策略。

6.1工具配置

git clone https://github.com/p0pr0ck5/lua-resty-waf.git
mv lua-resty-waf/ /usr/local/
yum install perl-JSON perl-Clone perl-List perl-List-MoreUtils perl-Try-Tiny perl-Exporter-Declare
cp /usr/local/lua-resty-waf/tools/Modsec2LRW.pm /usr/lib64/perl5/
echo "SecRule REQUEST_URI /XinXiBu/WebResource.axd "id:11008, phase:1,log,allow,msg:'WhiteList-Different URL Accessed'"" | /usr/local/lua-resty-waf/tools/modsec2lua-resty-waf.pl
{"access":[{"actions":{"disrupt":"ACCEPT"},"id":"11008","msg":"WhiteList-Different URL Accessed","operator":"REFIND","pattern":"/XinXiBu/WebResource.axd","vars":[{"type":"REQUEST_URI"}]}],"body_filter":[],"header_filter":[]}

6.2白名单维护

通过工具将白名单策略加入到白名单规则库中。

1、URL 的白名单

echo "SecRule REQUEST_URI /XinXiBu/WebResource.axd "id:11008, phase:1,log,allow,msg:'WhiteList-Different URL Accessed'"" | /usr/local/lua-resty-waf/tools/modsec2lua-resty-waf.pl
{"access":[{"actions":{"disrupt":"ACCEPT"},"id":"11008","msg":"WhiteList-Different URL Accessed","operator":"REFIND","pattern":"/XinXiBu/WebResource.axd","vars":[{"type":"REQUEST_URI"}]}],"body_filter":[],"header_filter":[]}

2、IP 地址的白名单

echo "SecRule REMOTE_ADDR "@ipMatch 192.168.111.95" "id:11008,phase:1,log,allow"" | /usr/local/lua-resty-waf/tools/modsec2lua-resty-waf.pl -P

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作者: CKX技术

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