Nginx 生产环境下的安全配置

Nginx简介

Nginx 是开源、高性能、高可靠的 Web 和反向代理服务器，而且支持热部署，几乎可以做到 7 * 24 小时不间断运行，即使运行几个月也不需要重新启动，还能在不间断服务的情况下对软件版本进行热更新。性能是 Nginx 最重要的考量，其占用内存少、并发能力强、能支持高达 5w 个并发连接数，最重要的是， Nginx 是免费的并可以商业化，配置使用也比较简单。

Nginx是一款轻量级的Web 服务器/反向代理服务器及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器，在BSD-like 协议下发行。其特点是占有内存少，并发能力强，事实上nginx的并发能力在同类型的网页服务器中表现较好，中国大陆使用nginx网站用户有：百度、京东、新浪、网易、腾讯、淘宝等。

官网对各个模块参数配置的解释说明网址：https://www.nginx.cn/doc/index.html

Nginx能干什么

做虚拟主机

那什么是虚拟主机呢？也就是说，这个主机是不存在的，是虚拟出来的。而我们原来所说的服务器，实际上是一台真正的PC机。所以虚拟主机就是原本这个机器不存在，但我们可以使用软件模拟出来，这个就叫做虚拟主机。

反向代理

原本我们需要访问A机器，但现在我们可以通过B机器，转发到A机器来实现访问，B机器就叫做代理。

负载均衡策略

首先我们来了解一下什么叫负载，举个例子，我们每个人背的 "东西"就是负载。而均衡则是指每个人背的东西一样多。

在程序中，如果有多台服务器来承载请求，那么每个服务器承载的请求个数是一样的，这就称为负载均衡。

轮询策略

轮询就是每个请求按时间顺序，逐一分配到不同的后端服务器，这是默认的负载均衡策略。如果后端服务器down掉，能自动剔除。

权重(weight)策略

weight代表权重，默认为 1，权重越高被分配的客户端就越多。指定轮询几率，weight权重大小和访问比率成正比，该策略常用于后端服务器性能不均衡的情况下。

IP_hash策略

ip_hash就是会对每个请求访问的ip进行hash运算，再根据结果进行分配，这样每个访客固定访问一个后端服务器。

Nginx基本目录解析

Nginx安全配置

以上对Nginx做了基本的功能介绍，下面重点介绍一下，我们的站点部署在生产环境下，如何去做安全配置和优化。

Nginx常用命令

nginx -s reload  # 向主进程发送信号，重新加载配置文件，热重启
nginx -s reopen   # 重启 Nginx
nginx -s stop    # 快速关闭
nginx -s quit    # 等待工作进程处理完成后关闭
nginx -T         # 查看当前 Nginx 最终的配置
nginx -t         # 检查配置是否有问题

nginx.conf配置文件结构

Nginx 的典型配置示例：

# main段配置信息
user  nginx;                        # 运行用户，默认即是nginx，可以不进行设置
worker_processes  auto;             # Nginx 进程数，一般设置为和 CPU 核数一样
error_log  /var/log/nginx/error.log warn;   # Nginx 的错误日志存放目录
pid        /var/run/nginx.pid;      # Nginx 服务启动时的 pid 存放位置


# events段配置信息
events {
    use epoll;     # 使用epoll的I/O模型(如果你不知道Nginx该使用哪种轮询方法，会自动选择一个最适合你操作系统的)
    worker_connections 1024;   # 每个进程允许最大并发数
}


# http段配置信息
# 配置使用最频繁的部分，代理、缓存、日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置都在这里设置
http { 
    # 设置日志模式
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';


    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;   # Nginx访问日志存放位置


    sendfile            on;   # 开启高效传输模式
    tcp_nopush          on;   # 减少网络报文段的数量
    tcp_nodelay         on;
    keepalive_timeout   65;   # 保持连接的时间，也叫超时时间，单位秒
    types_hash_max_size 2048;


    include             /etc/nginx/mime.types;      # 文件扩展名与类型映射表
    default_type        application/octet-stream;   # 默认文件类型


    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;   # 加载子配置项
    
    # server段配置信息
    server {
      listen       80;       # 配置监听的端口
      server_name  localhost;    # 配置的域名
      
      # location段配置信息
      location / {
        root   /usr/share/nginx/html;  # 网站根目录
        index  index.html index.htm;   # 默认首页文件
        deny 172.168.22.11;   # 禁止访问的ip地址，可以为all
        allow 172.168.33.44；# 允许访问的ip地址，可以为all
      }
      
      error_page 500 502 503 504 /50x.html;  # 默认50x对应的访问页面
      error_page 400 404 error.html;   # 同上
    }
}

main 全局配置，对全局生效；

events 配置影响 Nginx 服务器与用户的网络连接；

http 配置代理，缓存，日志定义等绝大多数功能和第三方模块的配置；

server 配置虚拟主机的相关参数，一个 http 块中可以有多个 server 块；

location 用于配置匹配的 uri ；

upstream 配置后端服务器具体地址，负载均衡配置不可或缺的部分；

用一张图清晰的展示它的层级结构：

nginx.conf 配置文件的语法规则：

配置文件由指令与指令块构成

每条指令以 “;” 分号结尾，指令与参数间以空格符号分隔

指令块以 {} 大括号将多条指令组织在一起

include 语句允许组合多个配置文件以提升可维护性

通过 # 符号添加注释，提高可读性

通过 $ 符号使用变量

部分指令的参数支持正则表达式，例如常用的 location 指令

基础防护设置

nginx 版本信息隐藏

server_tokens off; 

隐藏Nginx后端服务X-Powered-By头

在http下配置proxy_hide_header项；


    增加或修改为


    proxy_hide_header X-Powered-By;


    proxy_hide_header Server;
    

proxy_buffers和client_body_buffer_size的区别

client_body_buffer_size

处理客户端请求体buffer大小。用来处理POST提交数据，上传文件等。

client_body_buffer_size

需要足够大以容纳如果需要上传POST数据。

proxy_buffers

处理后端响应，一般是代理服务器请求后端服务的response。

如果这个buffer不够大，会引起磁盘IO，response的body内容会先写入临时目录中。

黑白名单设置

如果网站被恶意灌水或 CC 攻 击，可从网站日志中分析特征 IP，将其 IP 或 IP 段进行屏蔽。

#语法
#allow address | CIDR | all;
#deny address | CIDR | all;


#模块：http/server/location
#参数说明：
#allow：允许访问。
#deny：禁止访问。
#address：具体的ip地址。
#CIDR：ip加掩码形式地址。
#all：所有ip地址。


白名单：


# 只允许192.168.1.0/24网段的主机访问，拒绝其他所有


location /path/ {


    allow 192.168.1.0/24;


    deny all;


}


黑名单：


location /path/ {


    deny 192.168.1.0/24;


    allow all;


}


更多的时候客户端请求会经过层层代理，我们需要通过$http_x_forwarded_for来进行限制，可以这样写


set $allow false;


if ($http_x_forwarded_for = "211.144.204.2") { set $allow true; }


if ($http_x_forwarded_for ~ "108.2.66.[89]") { set $allow true; }


if ($allow = false) { return 404; }

屏蔽非常见蜘蛛（爬虫）

分析网站日志发现，一些奇怪的 UA 总是频繁的来访问，而这些 UA 对网站毫无意义，反而给服务器增加压力，可以直接将其屏蔽。

if ($http_user_agent ~(SemrushBot|python|MJ12bot|AhrefsBot|AhrefsBot|hubspot|opensiteexplorer|leiki|webmeup)) {
 
    return 444;
 
}

上面规则报错 444 状态码而不是 403。444 状态码在 nginx 的中有特殊含义，nginx 的 444 状态是直接由服务器中断连接，不会向客户端再返回任何消息。比返回 403 更加暴力。

禁止某个目录执行脚本

网站目录，通常存放的都是静态文件，如果因程序验证不严谨被上传木马程序，导致网站被黑。以下规则请根据自身情况改为您自己的目录，需要禁止的脚本后缀也可以自行添加。

#uploads|templets|data 这些目录禁止执行 PHP


location ~* ^/(uploads|templets|data)/.*.(php|php5)$ {
    return 444;
}

防止文件被下载

比如将网站数据库导出到站点根目录进行备份，很有可能也会被别人下载，从而导致数据丢失的风险。以下规则可以防止一些常规的文件被下载，可根据实际情况增减。

location ~ .(zip|rar|sql|bak|gz|7z)$ {
    return 444;
} 

防止XSS攻击：server

在通常的请求响应中，浏览器会根据Content-Type来分辨响应的类型，但当响应类型未指定或错误指定时，浏览会尝试启用MIME-sniffing来猜测资源的响应类型，这是非常危险的,例如一个.jpg的图片文件被恶意嵌入了可执行的js代码，在开启资源类型猜测的情况下，浏览器将执行嵌入的js代码，可能会有意想不到的后果。

add_header X-Frame-Options "SAMEORIGIN";


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


add_header X-Content-Type-Options "nosniff";


* X-Frame-Options： 响应头表示是否允许浏览器加载frame等属性，有三个配置


    DENY：禁止任何网页被嵌入;


    SAMEORIGIN: 只允许本网站的嵌套;


    ALLOW-FROM: 允许指定地址的嵌套;


* 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


* X-Content-Type-Options： 响应头用来指定浏览器对未指定或错误指定Content-Type资源真正类型的猜测行为，nosniff 表示不允许任何猜测;

其他请求头的安全配置：server

定义页面可以加载哪些资源，上边的配置会限制所有的外部资源，都只能从当前域名加载，其中default-src定义针对所有类型资源的默认加载策略，self允许来自相同来源的内容

add_header Content-Security-Policy "default-src 'self'";

add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains";

会告诉浏览器用HTTPS协议代替HTTP来访问目标站点，上边的配置表示当用户第一次访问后，会返回一个包含了Strict-Transport-Security响应头的字段，这个字段会告诉浏览器，在接下来的31536000秒内，当前网站的所有请求都使用https协议访问，参数includeSubDomains是可选的，表示所有子域名也将采用同样的规则

缓冲区溢出攻击

通过将数据写入缓冲区（http、server、location）并超出缓冲区边界和重写内存片段来实现的，限制缓冲区大小可有效防止

client_body_buffer_size 1K;


client_header_buffer_size 1k;


client_max_body_size 1k;


large_client_header_buffers 2 1k;


* client_body_buffer_size： 默认8k或16k，表示客户端请求body占用缓冲区大小。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： 表示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： 表示客户端请求的最大可接受body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，通常在上传文件到服务器时会受到限制


* large_client_header_buffers 表示一些比较大的请求头使用的缓冲区数量和大小，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，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)，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)

同时需要修改几个超时时间的配置：


 


client_body_timeout 10;


client_header_timeout 10;


keepalive_timeout 5 5;


send_timeout 10;


* client_body_timeout： 表示读取请求body的超时时间，如果连接超过这个时间而客户端没有任何响应，Nginx将返回"Request time out" (408)错误


* client_header_timeout： 表示读取客户端请求头的超时时间，如果连接超过这个时间而客户端没有任何响应，Nginx将返回"Request time out" (408)错误


* keepalive_timeout： 参数的第一个值表示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，可选的第二个参数参数表示Response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Response头中发送Keep-Alive信息


* send_timeout： 表示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

防盗链：server、location

location /images/ {
    valid_referers none blocked www.ops-coffee.cn ops-coffee.cn;
    if ($invalid_referer) {
        return 403;
    }    
}


valid_referers： 验证referer，


none：允许referer为空


blocked：允许不带协议的请求

除了以上两类外仅允许referer为www.ops-coffee.cn或ops-coffee.cn时访问images下的图片资源，否则返回403

给不符合referer规则的请求重定向到一个默认的图片

location /images/ {
    valid_referers blocked www.ops-coffee.cn ops-coffee.cn
    if ($invalid_referer) {
        rewrite ^/images/.*.(gif|jpg|jpeg|png)$ /static/qrcode.jpg last;
    }
}

一、限制访问方法

禁止不安全的HTTP方法

默认情况下，Nginx支持多种HTTP方法，包括GET、POST、OPTIONS等。然而，某些HTTP方法可能存在安全风险，例如TRACE方法可以被用于跨站脚本(XSS)攻击。我们可以使用Nginx的"limit_except"指令来限制某些HTTP方法的访问。
示例代码：

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

关闭不必要的目录列表

如果Nginx的目录没有默认的index文件，会自动展示目录下的文件列表，这可能会暴露敏感信息。我们可以通过禁止自动目录列表的方式来阻止此行为。
示例代码：

location / {

autoindex off;
}

添加账号认证：http、server、location

server {


    location / {


        auth_basic "please input user&passwd";


        auth_basic_user_file key/auth.key;


    }


}
二、防止恶意请求和攻击

防止恶意请求

恶意请求包括大量的请求、大文件上传、恶意脚本等等，这会导致服务器负载过高。我们可以通过设置请求限制，来防止这种情况发生。
示例代码：

http {
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=req_limit:10m rate=1r/s;
 
server {
location / {
limit_req zone=req_limit burst=5 nodelay;
# 其他配置
}
}
}

上述代码中，我们使用"limit_req_zone"指令来定义请求限制区域，设置限制的大小和速率（每秒最多允许1个请求）。然后，在相应的"server"配置中使用"limit_req"指令来应用该限制区域。

限制请求方法：server、location

if ($request_method !~ ^(GET|POST)$ ) {


    return 405;


}


$request_method能够获取到请求nginx的method

配置只允许GETPOST方法访问，其他的method返回405

拒绝User-Agent：server、location

if ($http_user_agent ~* LWP::Simple|BBBike|wget|curl) {

    return 444;


}

可能有一些不法者会利用wget/curl等工具扫描我们的网站，我们可以通过禁止相应的user-agent来简单的防范

Nginx的444状态比较特殊，如果返回444那么客户端将不会收到服务端返回的信息，就像是网站无法连接一样

防止常见攻击

Nginx默认提供了一些防止常见攻击的配置选项，例如：

防止缓冲区溢出攻击：proxy_buffer_size和proxy_buffers配置选项

防止HTTP请求头过大攻击：large_client_header_buffers配置选项

防止URI长度过大攻击：large_client_header_buffers配置选项

防止恶意请求：client_max_body_size配置选项

防止DDoS攻击：limit_conn和limit_req配置选项

三、使用HTTPS保证数据传输安全

HTTPS协议可以保证数据传输的机密性和完整性，防止数据被窃取或篡改。使用HTTPS可以防止中间人攻击、数据劫持等安全问题。我们可以使用Nginx提供的SSL模块来配置HTTPS。
示例代码：

server {
listen 443 ssl;
server_name example.com;
 
ssl_certificate /path/to/certificate.crt;
ssl_certificate_key /path/to/private.key;
 
location / {
# 其他配置
}
}上述代码中，我们使用listen 443 ssl指令来监听443端口，并使用ssl_certificate和ssl_certificate_key配置选项指定SSL证书路径。

审核编辑：黄飞