JWT安全攻防指南

JWT基础概念

JWT(Json Web Token)是一种遵循JSON格式的令牌，用于将用户信息加密到token中。它由三部分组成：

1. Header(头部)

   • 包含alg(算法)和typ(类型)字段
   • 常用算法：HMAC和RSA
   • 示例：{"alg": "HS256", "typ": "JWT"}

2. Payload(载荷)

   • 包含用户数据和元数据声明
   • 示例：{"user_name": "admin"}

3. Signature(签名)

   • 保护token完整性
   • 生成公式：signature = HMAC-SHA256(base64urlEncode(header) + "." + base64urlEncode(payload), secret_key)
   • 使用base64url编码(修改版Base64，无"="填充，"+"→"-"，"/"→"_")

完整token格式：header.payload.signature

JWT攻击方法

1. 空加密算法攻击

原理：

• JWT支持alg: None空加密算法
• 服务器可能错误配置允许空算法

攻击步骤：

1. 修改header中的alg为None
2. 移除signature部分
3. 构造payload中的用户身份信息

示例token：

ew0KCSJhbGciIDogIk5vbmUiLA0KCSJ0eXAiIDogImp3dCINCn0.ew0KCSJ1c2VyIiA6ICJBZG1pbiINCn0

防御：

• 服务器端严格验证算法类型
• 禁止使用None算法

2. RSA转HMAC算法攻击

原理：

• 当系统使用RSA算法时，攻击者可尝试改为HMAC
• 使用RSA公钥作为HMAC密钥伪造签名

攻击步骤：

1. 获取系统RSA公钥
2. 修改header中的alg为HS256
3. 使用RSA公钥作为HMAC密钥生成签名
4. 发送伪造的token

防御：

• 严格校验算法类型与预期一致
• 不同算法使用不同密钥

3. 密钥爆破攻击

前提条件：

• 已知JWT使用的加密算法
• 有一段有效的已签名token
• 密钥复杂度不高(弱密钥)

工具：

• c-jwt-cracker

示例爆破命令：

./jwtcrack eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.cAOIAifu3fykvhkHpbuhbvtH807-Z2rI1FS3vX1XMjE

防御：

• 使用足够复杂的长密钥
• 定期更换密钥

4. KID参数攻击

KID(Key ID)是header中的可选参数，用于指定加密算法的密钥。

4.1 任意文件读取

原理：

• KID参数未过滤用户输入
• 系统可能读取任意文件作为密钥

攻击方式：

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT",
  "kid": "/path/to/secret/file"
}

4.2 SQL注入

原理：

• KID参数用于从数据库提取密钥
• 未过滤导致SQL注入

攻击方式：

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT",
  "kid": "key123' UNION SELECT 'attacker_controlled_key'--"
}

4.3 命令注入

原理：

• 使用Ruby的open函数或PHP的exec/system读取密钥
• 未过滤导致命令注入

攻击方式：

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT",
  "kid": "/path/to/key|whoami"
}

防御：

• 严格过滤KID参数
• 限制密钥文件路径
• 使用白名单验证

5. JKU/X5U参数攻击

原理：

• JKU(JSON Web Key Set URL)：指定验证密钥的URL
• X5U：指定验证证书的URL
• 未过滤时攻击者可指定恶意密钥/证书

攻击方式：

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT",
  "jku": "https://attacker.com/malicious_keys.json"
}

防御：

• 禁用或严格验证JKU/X5U参数
• 使用固定密钥集

6. 信息泄露

原理：

• JWT保证完整性而非机密性
• Payload仅base64url编码，相当于明文传输

攻击方式：

• 直接解码payload部分获取敏感信息

防御：

• 不在JWT中存储敏感信息
• 必要时加密payload

防御建议

1. 算法验证：

   • 严格验证alg参数与预期一致
   • 禁用None算法

2. 输入过滤：

   • 严格过滤KID、JKU、X5U等参数
   • 使用白名单机制

3. 密钥管理：

   • 使用足够强度的密钥
   • 定期更换密钥
   • 不同算法使用不同密钥

4. 敏感信息：

   • 不在JWT中存储敏感数据
   • 必要时加密payload

5. 安全配置：

   • 关闭调试功能
   • 限制密钥文件访问权限

通过全面了解JWT的安全机制和潜在攻击面，开发人员可以更好地设计和实现安全的JWT认证系统。