前言:最近一段时间在写加密数据功能，对安全相关知识还是缺少积累，无意间接触到了WAF相关知识，刚好Nginx可以实现WAF功能，也简单学习了Lua这门语言，分享下
一、WAF产生的背景
过去企业通常会采用防火墙，作为安全保障的第一道防线；当时的防火墙只是在第三层（网络层）有效的阻断一些数据包；而随着web应用的功能越来越丰富的时候，Web服务器因为其强大的计算能力，处理性能，蕴含较高的价值，成为主要的被攻击目标（第五层应用层）。而传统防火墙在阻止利用应用程序漏洞进行的攻击方面，却没有办法；在此背景下，WAF(Web Application Firewall）应运而生。
二、什么是WAF
Web 应用防火墙 (WAF-Web Application Firewall) 旨在保护 Web 应用免受各类应用层攻击，例如跨站点脚本 (XSS)、SQL 注入，以及 cookie 中毒等。应用是您重要数据的网关，因此针对应用发起的攻击就成为了造成漏洞的主要原因。有了 WAF 就可以拦截一系列企图通过入侵系统来泄漏数据的攻击。
三、工作原理
1.用户通过浏览器向Web服务器发送网页请求。
2.用户的请求到达Web服务器之前，WAF对用户的请求进行过滤
3.WAF拿到用户的HTTP请求参数去跟配置文件定义的规则做比较(比如ip黑名单)，如果匹配上就返回403拒绝，否则就放行。
4.WEB服务器响应用户请求，把页面数据返回给用户。
四、WAF作用
五、WAF和传统防火墙的区别
1.传统防火墙是工作在网络层(第三层)和传输层(第四层)
2.WAF是工作在应用层(第七层)
3.传统防火墙更多是对IP和端口进行过滤
4.WAF是对HTTP请求进行过滤，包括URL，IP，User-Agent等等
六、WAF和DDos
DDos的全称是Distributed Denial of service。主要依靠一组计算机来发起对一个单一的目标系统的请求，从而造成目标系统资源耗尽而拒绝正常的请求。
根据OSI网络模型，最常见的DDos有三类，第三层（网络层）DDos、第四层（传输层）DDos和第七层（应用层）DDos。
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支持IP白名单和黑名单功能，直接将黑名单的IP访问拒绝（新增cdip功能支持ip段）
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支持URL白名单，将不需要过滤的URL进行定义
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支持User-Agent的过滤，匹配自定义规则中的条目，然后进行处理
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支持CC攻击防护，单个URL指定时间的访问次数，超过设定值（新增针对不同域名）
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支持Cookie过滤，匹配自定义规则中的条目，然后进行处理
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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
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支持URL参数过滤，原理同上
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支持日志记录，将所有拒绝的操作，记录到日志中去
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新增支持拉黑缓存（默认600秒）
八、Nginx Waf防护流程
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
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检查IP黑名单，不通过即拒绝;
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检查CC攻击，匹配即拒绝
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检查http_Acunetix_Aspect扫描是否开启
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检查http_X_Scan_Memo扫描是否开启
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检查白名单URL检查;
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检查UA，UA不通过即拒绝；
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检查URL参数检查；
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检查cookie；
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检查post；
九、基于Nginx实现的WAF
9.1安装依赖包
yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake make unzip yum -y install zlib zlib-devel openssl openssl-devel pcre pcre-devel
9.2安装LuaJIT2.0
LuaJIT是Lua的即时编译器，简单来说，LuaJIT是一个高效的Lua虚拟机。
# 进入目录 cd /usr/local/src/ # 下载LuaJIT2.0 wget http://luajit.org/download/LuaJIT-2.0.5.tar.gz # 解压 tar xf LuaJIT-2.0.5.tar.gz && cd LuaJIT-2.0.5 # 编译 make # 安装 make install PREFIX=/usr/local/lj2 # 建立软连接 ln -s /usr/local/lj2/lib/libluajit-5.1.so.2 /lib64/ # 添加环境变量 export LUAJIT_LIB=/usr/local/lj2/lib/ export LUAJIT_INC=/usr/local/lj2/include/luajit-2.0/
9.3安装ngx_devel_kit
kit模块是一个拓展nginx服务器核心功能的模块，第三方模块开发可以基于它来快速实现。
# 进入目录 cd /user/local/src/ # 下载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 # 解压 tar xf ngx_devel_kit.tar.gz
9.4安装lua-nginx-module
ngx_lua_module 是一个nginx http模块，它把 lua 解析器内嵌到 nginx，用来解析并执行lua 语言编写的网页后台脚本。
ngx_lua模块的原理
1. 每个worker（工作进程）创建一个Lua VM，worker内所有协程共享VM； 2. 将Nginx I/O原语封装后注入 Lua VM，允许Lua代码直接访问； 3. 每个外部请求都由一个Lua协程处理，协程之间数据隔离； 4. Lua代码调用I/O操作等异步接口时，会挂起当前协程（并保护上下文数据），而不阻塞worker； 5. I/O等异步操作完成时还原相关协程上下文数据，并继续运行
安装
# 进入目录 cd /user/local/src/ # 下载v0.10.9rc7.tar.gz wget https://github.com/openresty/lua-nginx-module/archive/v0.10.9rc7.tar.gz # 解压 tar -xzvf v0.10.9rc7.tar.gz
9.5安装Nginx
# 进入目录
cd /user/local/src/
# 下载
wget http://nginx.org/download/nginx-1.21.0.tar.gz
# 解压
tar xf nginx-1.21.0.tar.gz
# 进入nginx目录
cd nginx-1.21.0
# 编译
./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
# 安装
make && make install
# 添加nginx配置，在server块里添加下面内容
[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")';
}
# 检查语法
[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
# 启动
[root@localhost_test_192.168.10.132 11:08:35 ~]# nginx
# 测试
curl 127.0.0.1:80/lua
9.6安装ngx_lua_waf
# 进入目录
cd /user/local/src/
# 把ngx_lua_waf下载到conf目录下
wget https://github.com/loveshell/ngx_lua_waf/archive/master.zip
# 解压命名为waf
unzip master.zip -d /usr/local/nginx/conf/
# 更改目录名
mv /usr/local/nginx/conf/ngx_lua_waf-master /usr/local/nginx/conf/waf
# 在nginx.conf的http段添加
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最外层添加用户运行
user www;
# 创建日志目录
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
# 规则存放路径
RulePath = "/usr/local/nginx/conf/waf/wafconf/"
# 是否开启攻击信息记录，需要配置logdir
attacklog = "on"
# log存储目录，该目录需要用户自己新建，切需要nginx用户的可写权限
logdir = "/usr/local/nginx/logs/hack/"
# 是否拦截url访问
UrlDeny="on"
# 是否拦截后重定向
Redirect="on"
# 是否拦截cookie攻击
CookieMatch="on"
# 是否拦截post攻击
postMatch="on"
# 是否开启URL白名单
whiteModule="on"
# 填写不允许上传文件后缀类型
black_fileExt={"php","jsp"}
# ip白名单，多个ip用逗号分隔
ipWhitelist={"127.0.0.1"}
# ip黑名单，多个ip用逗号分隔
ipBlocklist={"192.168.10.1"}
# 是否开启拦截cc攻击(需要nginx.conf的http段增加lua_shared_dict limit 10m;)
CCDeny="off"
# 设置cc攻击频率，单位为秒.
# 默认1分钟同一个IP只能请求同一个地址100次
CCrate="100/60"
# 告警内容
html= []
# 规则文件
[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里面的规则get参数进行过滤的
cookie是对请求过滤的cookie过滤
url是只在get请求url过滤的规则
post是只在post请求过滤的规则
whiteurl是白名单，里面的url匹配到不做过滤
user-agent是对user-agent的过滤规则
# 加载Nginx
[root@localhost_test_192.168.10.132 11:32:41]# nginx -s reload
9.7测试效果
访问带有参数的URL
http://192.168.10.132/?id=<script>
总结:Nginx使用Lua模块实现WAF的功能很强大，可以对代码进行修改二次开发，修改成为自己想要的效果，不妨试试看看
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