简介

有关 kong 微服务网关的配置参考以下文档

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

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

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。

Kong waf 组件配置

增加插件

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

虚拟的现实 > kong-增加 WAF 功能 > image2020-6-16_8-53-8.png

启用插件

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。

虚拟的现实 > kong-增加 WAF 功能 > image2020-6-16_8-54-51.png

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",

虚拟的现实 > kong-增加 WAF 功能 > image2020-6-16_8-51-48.png

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

虚拟的现实 > kong-增加 WAF 功能 > image2020-6-16_9-1-54.png

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

虚拟的现实 > kong-增加 WAF 功能 > image2020-6-16_9-0-10.png

{"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}]}

功能与原理

配置模块

系统配置分为两块系统基本配置和规则配置。

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 一般攻击防御
41000_sqli.json SQL 注入防御
42000_xss.json XSS 攻击防御
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。

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

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。

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。

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 攻击检查
- DETECT_XSS XSS 攻击检查
- 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}"

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

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

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。

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":[]}

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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