基于追踪标记的WAF系统设计与实现

一、系统概述

基于追踪标记的WAF系统是一种融合欺骗技术的Web应用防火墙解决方案，它不仅具备传统WAF的攻击检测和阻断功能，还能通过标记和追踪攻击者，将攻击流量引导至蜜罐环境，从而提高攻击者成本并收集攻击信息。

系统特点

1. 攻击源标记与追踪：对攻击者进行唯一性标记并持续追踪
2. 透明流量牵引：将攻击流量无缝引导至镜像业务系统
3. 多层欺骗防护：包含镜像业务系统和欺骗服务区两层防护
4. 攻击者信息收集：通过多种手段收集攻击者指纹和行为数据

二、系统架构

1. 部署模式

互联网用户
    ↓
WAF系统（串联部署）
    ├── 正常流量 → 业务服务区（真实业务系统）
    └── 恶意流量 → 镜像服务区（镜像业务系统） → 欺骗服务区（蜜网）

2. 核心区域功能

业务服务区

• 部署真实业务系统
• 处理正常用户的访问请求
• 与镜像服务区物理隔离

镜像服务区

• 部署镜像业务系统（克隆自真实系统）
• 前端展示和业务功能与真实系统一致
• 数据经过脱敏处理
• 植入伪造漏洞点
• 可部署在公有云平台

欺骗服务区

• 部署各种欺骗性系统（蜜网）
• 包含伪造的高价值数据（带有标记特征）
• 放置带有木马功能的敏感文件
• 目的是延长攻击者停留时间并收集更多信息

三、核心功能模块

1. 流量检测模块

• 攻击检测功能：
  • SQL注入检测
  • XSS漏洞检测
  • 代码执行检测
  • 文件上传检测
• 标记查验功能：
  • 检查请求中是否包含攻击源标记字段（trackid）
  • 判断请求来源是否为已知攻击者

2. 终端标记模块

• 标记生成：
  • 生成32位随机字符串作为trackid
  • 格式示例：trackid=92f4ac47-527b-11eb-ba1b-f45c89c42263
• 标记植入：
  • 通过HTTP响应头中的Set-Cookie字段植入
  • Cookie设置为永久有效（除非手动清除）
• 标记验证：
  • 验证后续请求是否携带有效trackid

3. 流量分发模块

• 路由决策：
  • 正常流量 → 真实业务系统
  • 恶意流量（含标记或初次攻击） → 镜像业务系统
• 透明转发：
  • 通过NGINX集群实现流量牵引
  • 对客户端完全透明

4. 漏洞配置模块

• 镜像克隆：
  • 使用虚拟机镜像技术克隆真实业务系统
• 漏洞植入：
  • 以插件化形式配置伪造漏洞点
  • 可动态下发漏洞文件到镜像系统
• 数据脱敏：
  • 对克隆系统中的敏感数据进行脱敏处理

5. 指纹采集模块

• 采集方式：
  • 在返回页面中插入JavaScript溯源脚本
• 采集内容：
  • 客户端设备指纹
  • 第三方平台账号信息
  • 键盘记录
  • 访问过的网站
• 数据回传：
  • 采集的信息回传给WAF系统

四、系统工作流程

1. 标记查验：检查请求是否包含攻击源标记

   • 有标记 → 跳转至镜像业务系统
   • 无标记 → 进入攻击检测

2. 攻击检测：检测请求是否包含攻击特征

   • 无攻击特征 → 转发至真实业务系统
   • 有攻击特征 → 进入标记流程

3. 终端标记：对攻击请求进行标记

   • 生成唯一trackid
   • 通过Set-Cookie植入标记

4. 流量分发：

   • 已知攻击源 → 镜像业务系统
   • 新攻击源 → 先标记后转发至镜像业务系统
   • 正常用户 → 真实业务系统

5. 持续追踪：

   • 一旦被标记，该客户端所有后续请求（无论是否恶意）都会被引导至镜像系统

五、关键技术实现

1. 攻击源标记技术

• Cookie标记法：
  • 通过Set-Cookie: trackid=<32位UUID>
  • 浏览器自动携带后续请求
• 替代方案：
  • 基于时间、源IP、目标IP的复合判断
  • 适合非浏览器攻击场景（但误报率较高）

2. 透明流量牵引技术

• NGINX集群配置：
  • 基于请求特征的路由规则
  • 上游服务器分组（真实/镜像）
• 连接保持：
  • 确保攻击者无感知
  • 会话状态一致性维护

3. 镜像系统构建技术

• 虚拟机克隆：
  • 使用VMware、VirtualBox等工具克隆系统
• 数据脱敏：
  • 敏感字段替换（如手机号、身份证号）
  • 数据库记录抽样和伪造
• 漏洞植入：
  • 常见Web漏洞（SQLi、XSS等）的模拟
  • 权限提升漏洞的模拟

4. 欺骗环境构建技术

• 高价值数据标记：
  • 植入带有特殊标识的虚假数据
  • 用于后续溯源追踪
• 木马文件制作：
  • 文档宏病毒
  • 可执行文件后门
• 内网环境模拟：
  • 虚假内网拓扑
  • 虚假设备和服务

六、系统优势

1. 攻击防护有效性：

   • 阻止攻击者接触真实系统
   • 降低真实业务系统风险

2. 攻击成本提升：

   • 消耗攻击者时间和精力
   • 无效化攻击成果

3. 溯源取证能力：

   • 收集攻击者身份信息
   • 记录完整攻击链

4. 业务连续性保障：

   • 正常用户无感知
   • 不影响合法业务流量

七、实施注意事项

1. 隔离要求：

   • 镜像服务区与业务服务区必须完全隔离
   • 建议采用物理隔离方式

2. 标记可靠性：

   • Cookie标记可能被清除
   • 需配合其他持久化标记手段

3. 镜像系统维护：

   • 定期同步真实系统更新
   • 保持漏洞点的"真实性"

4. 法律合规：

   • 数据采集需符合隐私法规
   • 木马使用需谨慎并合法

5. 性能考虑：

   • 流量检测和标记的性能开销
   • NGINX集群的负载能力

八、扩展与优化

1. 多维度攻击源识别：

   • 结合IP信誉库
   • 用户行为分析

2. 智能欺骗策略：

   • 根据攻击者行为动态调整欺骗内容
   • 个性化蜜罐环境

3. 协同防御：

   • 与其他安全设备联动
   • 威胁情报共享

4. 攻击者画像：

   • 基于收集信息构建攻击者画像
   • 预测和防范后续攻击

九、总结

基于追踪标记的WAF系统通过将传统防护与主动欺骗相结合，实现了对Web应用的多层次保护。该系统不仅能有效阻断攻击，还能迷惑攻击者、消耗其资源并收集取证信息，为安全防护和事件响应提供了新的思路和工具。