背景

nginx是常用的代理服务软件，代理层通常是比较靠近用户的，代理层的安全性至关重要，需要我们日常工作中对代理层做好安全相关配置和升级。

这里选择部署openrestry，OpenResty 是以Nginx 为核心的Web 开发平台，可以解析执行Lua 脚本，方便后期基于nginx做web开发或者自研WAF。

1. 下载openrestry

访问官网https://openresty.org/cn/下载最新版本openrestry

cd /root/
wget https://openresty.org/download/openresty-1.21.4.1.tar.gz

2. nginx 编译安全配置

tar xvf openresty-1.21.4.1.tar.gz
cd /root/openresty-1.21.4.1/bundle/nginx-1.21.4/

# - 1.隐藏版本
vim src/core/nginx.h
#define NGINX_VERSION      "6666"
#define NGINX_VER          "FW/" NGINX_VERSION ".6"

#define NGINX_VAR          "FW"

# - 2.修改头部
vim  src/http/ngx_http_header_filter_module.c
# 49 static u_char ngx_http_server_string[] = "Server: FW" CRLF;

# - 3.修改错误页响应头部(response header)
vim src/http/ngx_http_special_response.c
# 22 "<hr><center>FW</center>" CRLF
# ...
# 29 "<hr><center>FW</center>" CRLF
# ...
# 36 "<hr><center>FW</center>" CRLF

3. 增加三方模块

3.1 动态配置upstream的模块nginx_upstream_check_module

检出github代码

cd /root
git clone https://github.com/yzprofile/ngx_http_dyups_module.git

3.2 增加upstream监控检查模块nginx_upstream_check_module

检出github代码

git clone https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module.git

3.3 增加nginx监控模块nginx-module-vts

检出github代码

https://github.com/vozlt/nginx-module-vts.git

4. 编译安全nginx

编译之前需要给nginx打补丁，因为nginx-module-vts模块监控需要

切到nginx源码目录
cd /root/openresty-1.21.4.1/bundle/nginx-1.21.4/
打补丁
patch -p1 < /root/nginx_upstream_check_module/check_1.20.1+.patch 

编译安全nginx

cd /root/openresty-1.21.4.1/

./configure --prefix=/apps/nginx --with-http_realip_module  --with-http_v2_module --with-http_image_filter_module --with-http_iconv_module  --with-stream_realip_module --with-stream --with-stream_ssl_module --with-stream_geoip_module --with-http_slice_module --with-http_sub_module --add-module=/root/ngx_http_dyups_module --add-module=/root/nginx_upstream_check_module --with-http_stub_status_module --with-http_geoip_module --with-http_gzip_static_module --add-module=/root/nginx-module-vts

make

make install

如果有报如下错，看下是否补丁没有打

/root/nginx-module-vts/src/ngx_http_vhost_traffic_status_display_json.c: In function ‘ngx_http_vhost_traffic_status_display_set_upstream_grou’:
/root/nginx-module-vts/src/ngx_http_vhost_traffic_status_display_json.c:604:61: error: ‘ngx_http_upstream_rr_peer_t’ {aka ‘struct ngx_http_upstream_rr_peer_s’} has no member named ‘check_index’; did you mean ‘checked’?
                 if (ngx_http_upstream_check_peer_down(peer->check_index)) {
                                                             ^~~~~~~~~~~
                                                             checked
make[2]: *** [objs/Makefile:3330: objs/addon/src/ngx_http_vhost_traffic_status_display_json.o] Error 1
make[2]: Leaving directory '/root/openresty-1.21.4.1/build/nginx-1.21.4'
make[1]: *** [Makefile:10: build] Error 2
make[1]: Leaving directory '/root/openresty-1.21.4.1/build/nginx-1.21.4'
make: *** [Makefile:9: all] Error 2
[root@localhost.localdomain openrest

解决办法：

yum install patch

cd /root/openresty-1.21.4.1/bundle/nginx-1.21.4/

patch -p1 < /root/nginx_upstream_check_module/check_1.20.1+.patch    

启动nginx

启动：
 /apps/nginx/nginx/sbin/nginx -c /apps/nginx/nginx/conf/nginx.conf
 
 reload：
  /apps/nginx/nginx/sbin/nginx -s reload -c /apps/nginx/nginx/conf/nginx.conf
 

5. nginx升级

在工作中我们会遇到nginx漏洞比如openssl漏洞因而需要升级nginx版本，或者因为nginx某些特性我们需要升级nginx。 升级有两种方式（这里主要聊的是部署在虚机里的，容器重新打个镜像即可）： 一是开新虚机直接升级nginx版本，然后把nginx配置copy过来启动，验证没问题后挂载到LB上，逐步替换老的nginx； 二是通过在原来的机器上升级，这里主要谈谈第二种方式。 升级步骤：

前提: 
1. 有多台nginx，且从LB上摘掉一台不影响服务
2. pid路径： /data/data/nginx/conf/nginx.pid;
3. conf目录路径独立： /data/data/nginx/conf/


升级步骤：
1. 从LB上摘除要升级的nginx，观察nginx日志确保没有流量后做下一步动作
2. configure 时指定新的./configure --prefix=/apps/nginx_new 目录
3. 安装完后把nginx_new 目录下的conf 做软连指向/data/data/nginx/conf/
4. nginx reload ：  /apps/nginx_new/nginx/sbin/nginx -s reload -c /data/data/nginx/conf//nginx.conf
5. 验证升级后的nginx，如果没有问题然后挂载到LB上，继续重复上述步骤完成其他nginx升级

6. nginx安全配置

6.1 信息泄露，关闭nginx版本号显示

http{
server_tokens off
....

6.2 禁用不需要的 Nginx 模块

自动安装的 Nginx 会内置很多模块，并不是所有的模块都需要，对于非必须的模块可以禁用，如 autoindex module ，下面展示如何禁用

# ./configure --without-http_autoindex_module
# make
# make install

6.3 控制资源和限制

为了防止对 Nginx 进行潜在的 DOS 攻击，可以为所有客户端设置缓冲区大小限制，配置如下：

## Start: Size Limits & Buffer Overflows ##
client_body_buffer_size  1K;
client_header_buffer_size 1k;
client_max_body_size 1k;
large_client_header_buffers 2 1k;
## END: Size Limits & Buffer Overflows ##

client_body_buffer_size 1k;：（默认8k或16k）这个指令可以指定连接请求实体的缓冲区大小。如果连接请求超过缓存区指定的值，那么这些请求实体的整体或部分将尝试写入一个临时文件。 client_header_buffer_size 1k;：指定客户端请求头部的缓冲区大小。绝大多数情况下一个请求头不会大于1k，不过如果有来自于wap客户端的较大的cookie它可能会大于 1k，Nginx将分配给它一个更大的缓冲区，这个值可以在large_client_header_buffers里面设置。 client_max_body_size 1k;：指令指定允许客户端连接的最大请求实体大小，它出现在请求头部的Content-Length字段。如果请求大于指定的值，客户端将收到一个”Request Entity Too Large” （413）错误。记住，浏览器并不知道怎样显示这个错误。 large_client_header_buffers 2 1k;：指定客户端一些比较大的请求头使用的缓冲区数量和大小。请求字段不能大于一个缓冲区大小，如果客户端发送一个比较大的头，nginx将返回”Request URI too large” (414)。同样，请求的头部最长字段不能大于一个缓冲区，否则服务器将返回”Bad request” (400)。缓冲区只在需求时分开。默认一个缓冲区大小为操作系统中分页文件大小，通常是4k或8k，如果一个连接请求最终将状态转换为keep-alive，它所占用的缓冲区将被释放。

你还需要控制超时来提高服务器性能并与客户端断开连接，配置如下：

## Start: Timeouts ##
client_body_timeout   10;
client_header_timeout 10;
keepalive_timeout     5 5;
send_timeout          10;
## End: Timeouts ##

client_body_timeout 10;：指令指定读取请求实体的超时时间。这里的超时是指一个请求实体没有进入读取步骤，如果连接超过这个时间而客户端没有任何响应，Nginx将返回一个”Request time out” （408）错误。 client_header_timeout 10;：指令指定读取客户端请求头标题的超时时间。这里的超时是指一个请求头没有进入读取步骤，如果连接超过这个时间而客户端没有任何响应，Nginx将返回一个”Request time out” （408）错误。 keepalive_timeout 5 5; ：参数的第一个值指定了客户端与服务器长连接的超时时间，超过这个时间，服务器将关闭连接。参数的第二个值（可选）指定了应答头中Keep-Alive: timeout=time的time值，这个值可以使一些浏览器知道什么时候关闭连接，以便服务器不用重复关闭，如果不指定这个参数，nginx不会在应答头中发送Keep-Alive信息。（但这并不是指怎样将一个连接“Keep-Alive”）参数的这两个值可以不相同。 send_timeout 10;：指定了发送给客户端应答后的超时时间，Timeout是指没有进入完整established状态，只完成了两次握手，如果超过这个时间客户端没有任何响应，nginx将关闭连接。

6.4 禁用所有不需要的 HTTP 方法

禁用所有不需要的 HTTP 方法，下面设置意思是只允许 GET、HEAD、POST 方法，过滤掉 DELETE 和 TRACE 等方法。

location / {
limit_except GET HEAD POST { deny all; }
}

另一种方法是在 server 块 设置，不过这样是全局设置的，要注意评估影响

if ($request_method !~ ^(GET|HEAD|POST)$ ) {
    return 444; }

6.5 防止Host头攻击

添加一个默认server，当host头被修改匹配不到server时会跳到该默认server，该默认server直接返回403错误。

server {
       listen 80 default;

       server_name _;

       location / {
            return 403;
       }
}

6.6 配置 SSL 和 cipher suites

Nginx 默认允许使用不安全的旧 SSL 协议，ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2，建议做如下修改：

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;

此外要指定 cipher suites ，可以确保在 TLSv1 握手时，使用服务端的配置项，以增强安全性。

ssl_prefer_server_ciphers on

6.7 防止图片盗链

图片或HTML盗链的意思是有人直接用你网站的图片地址来显示在他的网站上。最终的结果，你需要支付额外的宽带费用。这通常是在论坛和博客。我强烈建议您封锁，并阻止盗链行为。

location /images/ {
  valid_referers none blocked www.example.com example.com;
   if ($invalid_referer) {
     return   403;
   }
}

例如：重定向并显示指定图片。

valid_referers blocked www.example.com example.com;
if ($invalid_referer) {
rewrite ^/images/uploads.*.(gif|jpg|jpeg|png)$ http://www.examples.com/banned.jpg last
}

6.8 目录限制

你可以对指定的目录设置访问权限。所有的网站目录应该一一的配置，只允许必须的目录访问权限。

你可以通过IP地址来限制访问目录

location /docs/ {
  ## block one workstation
  deny    192.168.1.1;
 
  ## allow anyone in 192.168.1.0/24
  allow   192.168.1.0/24;
 
  ## drop rest of the world
  deny    all;
}

还可以通过密码保护目录 首先创建密码文件并增加“user”用户

mkdir /app/nginx/nginx/conf/.htpasswd/
htpasswd -c /app/nginx/nginx/conf/.htpasswd/passwd user

编辑nginx.conf,加入需要保护的目录

location ~ /(personal-images/.*|delta/.*) {
  auth_basic  "Restricted";
  auth_basic_user_file   /usr/local/nginx/conf/.htpasswd/passwd;
}

一旦密码文件已经生成，你也可以用以下的命令来增加允许访问的用户

htpasswd -s /usr/local/nginx/conf/.htpasswd/passwd userName

6.9 拒绝一些User-Agents

拒绝一些User-Agents 你可以很容易地阻止User-Agents，如扫描器，机器人以及滥用你服务器的垃圾邮件发送者。

## Block download agents ##
if ($http_user_agent ~* LWP::Simple|BBBike|wget) {
return 403;
}
##

6.10 nginx 去外网IP

nginx如果有漏洞，可能存在远程执行的行为，通过ip下载攻击工具到nginx机器，把nginx机器做跳板做攻击。 通过LB代理nginx，流量先经过LB再到nginx，不要把nginx直接通过外网ip对外。

6.11 配置合理响应头

为了进一步加强 Nginx web 的性能，可以添加几个不同的响应头 X-Frame-Options 可以使用 X-Frame-Options HTTP 响应头指示是否应允许浏览器在 \<frame\> 或 \<iframe\> 中呈现页面。 这样可以防止点击劫持攻击。 配置文件中添加：

add_header X-Frame-Options "SAMEORIGIN";

Strict-Transport-Security HTTP Strict Transport Security，简称为 HSTS。它允许一个 HTTPS 网站，要求浏览器总是通过 HTTPS 来访问它，同时会拒绝来自 HTTP 的请求，操作如下：

add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubdomains; preload";

CSP Content Security Policy (CSP) 保护你的网站避免被使用如 XSS，SQL注入等手段进行攻击，操作如下：

add_header Content-Security-Policy "default-src 'self' http: https: data: blob: 'unsafe-inline'" always;

服务用户提供的内容时, 包含 X-Content-Type-Options: nosniff 头选项，配合 Content-Type: 头选项, 来禁用某些浏览器的 content-type 探测.

add_header X-Content-Type-Options nosniff;

X-XSS-Protection： 表示启用XSS过滤（禁用过滤为X-XSS-Protection: 0），mode=block表示若检查到XSS攻击则停止渲染页面

add_header X-XSS-Protection "1; mode=block";

6.12 全站https

将所有 http 跳转至 https

server {
  listen 80 default_server;
  listen [::]:80 default_server;
  server_name .example.com;
  return 301 https://$host$request_uri;
}

6.13 控制并发连接数

可以通过ngx_http_limit_conn_module模块限制一个IP的并发连接数

http {
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=limit1:10m;

    server {
        listen 80;
        server_name example.com;
           
        root /apps/project/webapp;
        index index.html;
        location / {
            limit_conn limit 10;
        }
        access_log /data/log/nginx/nginx_access.log main;
    }
}

limit_conn_zone： 设定保存各个键(例如$binary_remote_addr)状态的共享内存空间的参数，zone=空间名字:大小 大小的计算与变量有关，例如$binary_remote_addr变量的大小对于记录IPV4地址是固定的4 bytes，而记录IPV6地址时固定的16 bytes，存储状态在32位平台中占用32或者64 bytes，在64位平台中占用64 bytes。1m的共享内存空间可以保存大约3.2万个32位的状态，1.6万个64位的状态 limit_conn： 指定一块已经设定的共享内存空间(例如name为limit1的空间)，以及每个给定键值的最大连接数

上边的例子表示同一IP同一时间只允许10个连接

当有多个limit_conn指令被配置时，所有的连接数限制都会生效

http {
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=limit1:10m;
    limit_conn_zone $server_name zone=limit2:10m;
    
    server {
        listen 80;
        server_name example.com;
        
        root /data/project/webapp;
        index index.html;
        
        location / {
            limit_conn limit1 10;
            limit_conn limit2 2000;
        }
    }
}

上边的配置不仅会限制单一IP来源的连接数为10，同时也会限制单一虚拟服务器的总连接数为2000

6.14 连接权限控制

实际上nginx的最大连接数是worker_processes乘以worker_connections的总数。

也就是说，下面的这个配置，就是4X65535，一般来说，我们会强调worker_processes设置成和核数相等，worker_connections并没有要求。但是同时这个设置其实给了攻击者空间，攻击者是可以同时发起这么多个连接，把你服务器搞跨。所以，我们应该更合理的配置这两个参数。

user  www;
worker_processes  4;
error_log  /data/log/nginx/nginx_error.log  crit;
pid        /data/data/nginx/conf/nginx.pid;
events {
    use epoll;
    worker_connections 65535;
}

不过，也不是完全没有办法限制，在nginx0.7开始，出了两个新的模块：

HttpLimitReqModul：    限制单个 IP 每秒请求数
HttpLimitZoneModule：     限制单个 IP 的连接数

这两个模块，要先在http层定义，然后在 location, server, http上下文中作限制，他们用的是限制单ip访问的漏桶算法，也就是说超过定义的限制会报503错误，这样爆发的cc攻击就全部被限制住了。当然，有些时候可能是某个公司同一个ip有几十人一起访问网站，这是有可能被误伤的，做好503报错回调是很有必要的。

先看HttpLimitReqModul：

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=test_req:10m rate=20r/s;
     …
     server {
         …
         location /download/ {
            limit_req zone=test_req burst=5 nodelay;
         }
     }
}

上面http层的就是定义，这是一个名为test_req的limit_req_zone空间，用来存储session数据，大小是10M内存，1M大约可以存16000个ip回话，看你访问量有多少就设多少。以$binary_remote_addr为key,这个定义是客户端IP，可以改成$server_name等其他，限制平均每秒的请求为20个，写成20r/m就是每分钟了，也是看你访问量。

下面location层就是应用这个限制了，对应上面的定义，对访问download文件夹的请求，限制每个ip每秒不超过20个请求，漏桶数burst为5，brust的意思就是，如果第1,2,3,4秒请求为19个，第5秒的请求为25个是被允许的。但是如果你第1秒就25个请求，第2秒超过20的请求返回503错误。nodelay，如果不设置该选项，第1秒25个请求时，5个请求放到第2秒执行，设置nodelay，25个请求将在第1秒执行。

就这个限制定义而言，把每个IP限制了请求数，对于海量的cc请求攻击，效果明显，例如限制到1r/s每秒一次请求，那就更明显了，不过也正如开头所说，对于大公司多人统一IP同时访问，难免出现误伤，所以还是得多考虑。

然后再看HttpLimitZoneModule：

http {
    limit_conn_zone test_zone $binary_remote_addr 10m;
    server {
        location /download/ {
            limit_conn test_zone 10;
            limit_rate 500k;
        }
    }
}

和上面的类似，上面http层就是总定义，这是一个名为test_zone的limit_conn_zone空间，大小也是10M，key还是客户端IP地址，不过这个没有限制次数，改下面定义去了。

下面location层就是真正定义了，因为key定义是客户端ip，所以limit_conn就是一个IP限制了10个连接，如果是$server_name，那就是一个域名10个连接。然后下面limit_rate就是限制一个连接的带宽，如果一个ip两个连接，就是500x2k，这里是10，那就是最多可以有5000K速度给到这个ip了。

6.15 定期升级

nginx本身和nginx使用的三方类库，随着时间的发展和技术的迭代可能会存在重大漏洞，我们负责nginx相关服务的需要定期关注nginx版本更新和相关漏洞，选择性的升级。