防火墙WAF架构是如何构建和实现的？

Web应用防火墙（WAF）架构

一、

Web应用防火墙（Web Application Firewall，WAF）是一种专门用于保护Web应用程序的安全设备或软件，它通过监控和过滤HTTP/HTTPS流量，防止各种常见的Web攻击，如SQL注入、跨站脚本攻击（XSS）、文件包含攻击等，WAF的主要作用是在恶意请求到达服务器之前进行拦截，从而保障Web应用的安全性。

二、架构设计

WAF前置部署模式

在WAF前置部署模式下，WAF独立部署于Nginx之前，负责处理所有进入Nginx的流量，这种部署方式的优势在于，所有进入Nginx的流量都经过了WAF的审查，确保恶意请求被过滤掉，合法的请求则转发到Nginx，再由Nginx转发至后端应用。

组件	功能描述
WAF	独立部署，负责处理所有进入Nginx的流量，过滤恶意请求
Nginx	作为反向代理，将合法请求转发至后端应用
后端应用	处理业务逻辑并响应客户端请求

WAF与Nginx集成模式

在WAF与Nginx集成模式下，WAF直接与Nginx集成，例如通过Nginx的ModSecurity模块，ModSecurity是一款开源的WAF引擎，能够通过Nginx模块部署，直接嵌入到Nginx的配置中，用户请求经过Nginx时，ModSecurity模块会对每个HTTP请求进行分析，并根据定义好的规则进行过滤，合法的请求将继续被Nginx转发至后端应用，恶意请求则会被WAF拦截。

组件	功能描述
Nginx	作为反向代理，处理来自客户端的请求
ModSecurity	WAF模块，嵌入Nginx配置，分析并过滤HTTP请求
后端应用	处理业务逻辑并响应客户端请求

混合型WAF架构

为了满足业务的多样性和架构的灵活性，很多大型互联网公司还建立了混合型的WAF集群，可以通过前述两种WAF的组合，实现相互补防覆盖不到的地方，真正实现无死角防守，可以在机房或网络入口位置部署硬件WAF，同时在Nginx前端部署软件WAF，两者协同工作，提供更全面的安全防护。

组件	功能描述
硬件WAF	部署在机房或网络入口位置，提供基础防护
软件WAF	部署在Nginx前端，提供高级防护和定制化规则
Nginx	作为反向代理，将合法请求转发至后端应用
后端应用	处理业务逻辑并响应客户端请求

三、WAF的核心功能

SQL注入防护

WAF可以识别异常的SQL语句模式，如包含非法字符、拼接的SQL语句等，阻止恶意用户通过URL、表单输入等方式注入恶意SQL。

跨站脚本攻击（XSS）防护

WAF能够检测和过滤出带有潜在风险的脚本代码，避免攻击者在用户浏览器中执行恶意脚本。

文件包含攻击防护

对用户输入内容的严格过滤能够有效防止攻击者利用文件包含漏洞（如LFI/RFI）来访问服务器的敏感文件。

拒绝服务攻击（DoS）防护

一些高级WAF具备防止DDoS攻击的能力，能够通过流量分析识别异常流量，并采取限制措施。

日志记录与分析

WAF将所有拒绝的操作记录下来，生成日志，日志格式通常为JSON，便于后续的日志分析和攻击溯源，可以使用ELKStack进行攻击日志收集、存储、搜索和展示。

四、WAF的部署与配置

安装依赖

以openresty为例，首先需要安装必要的依赖包：

yum install pcre-devel openssl-devel readline-devel gcc gcc-c++ curl wget -y

下载并编译OpenResty

wget https://openresty.org/download/openresty-<version>.tar.gz
tar zxvf openresty-<version>.tar.gz
cd openresty-<version>
./configure --with-http_stub_status_module --with-http_ssl_module --with-pcre --with-pcre-jit --with-luajit
make && make install

安装WAF模块

以unixhot的waf为例：

git clone https://github.com/unixhot/waf.git
cp -a ./waf/waf/ /usr/local/nginx/conf/

配置WAF

编辑Nginx配置文件nginx.conf，添加以下内容：

WAF配置
lua_shared_dict limit 50m; # 防CC使用字典，大小50M
lua_package_path "/usr/local/nginx/conf/waf/?.lua";
init_by_lua_file "/usr/local/nginx/conf/waf/init.lua";
access_by_lua_file "/usr/local/nginx/conf/waf/access.lua";

根据日志记录位置，创建日志目录：

mkdir /tmp/waf_logs
chown -R nginx.nginx /tmp/waf_logs

注意：日志目录权限与nginx启动权限相同。

启动WAF

/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -t
/usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx -s reload

五、归纳

WAF在Web应用安全中扮演着至关重要的角色，通过合理的架构设计和配置，WAF能够有效防御各种Web攻击，保障Web应用的安全性，无论是采用前置部署模式、集成模式还是混合型架构，都需要根据具体的业务需求和技术环境进行选择和调整，定期更新WAF的规则集和策略，也是确保其高效运行的关键。

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