JWT安全风险全解析：攻击手段与防护要点
字数 2003 2025-08-29 08:30:12

JWT安全风险全解析：攻击手段与防护要点

1. JWT基础概念

1.1 什么是JWT

JSON Web令牌(JWT)是一种标准化格式，用于在系统之间发送经过加密签名的JSON数据。它最常用于身份验证、会话处理和访问控制机制中发送关于用户的信息("声明")。

1.2 JWT特点

  • 服务器所需的所有数据都存储在客户端的JWT本身中
  • 特别适合高度分布式网站，用户需要与多个后端服务器无缝交互
  • 由3部分组成：头部(Header)、负载(Payload)和签名(Signature)

1.3 JWT格式示例

eyJraWQiOiI5MTM2ZGRiMy1jYjBhLTRhMTktYTA3ZS1lYWRmNWE0NGM4YjUiLCJhbGciOiJSUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJwb3J0c3dpZ2dlciIsImV4cCI6MTY0ODAzNzE2NCwibmFtZSI6IkNhcmxvcyBNb250b3lhIiwic3ViIjoiY2FybG9zIiwicm9sZSI6ImJsb2dfYXV0aG9yIiwiZW1haWwiOiJjYXJsb3NAY2FybG9zLW1vbnRveWEubmV0IiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SYZBPIBg2CRjXAJ8vCER0LA_ENjII1JakvNQoP-Hw6GG1zfl4JyngsZReIfqRvIAEi5L4HV0q7_9qGhQZvy9ZdxEJbwTxRs_6Lb-fZTDpW6lKYNdMyjw45_alSCZ1fypsMWz_2mTpQzil0lOtps5Ei_z7mM7M8gCwe_AGpI53JxduQOaB5HkT5gVrv9cKu9CsW5MS6ZbqYXpGyOG5ehoxqm8DL5tFYaW3lB50ELxi0KsuTKEbD0t5BCl0aCR2MBJWAbN-xeLwEenaqBiwPVvKixYleeDQiBEIylFdNNIMviKRgXiYuAvMziVPbwSgkZVHeEdF5MQP1Oe2Spac-6IfA

2. JWT组成部分详解

2.1 头部(Header)

  • Base64Url编码的JSON对象
  • 包含关于令牌本身的元数据
  • 常用字段：
    • alg：签名算法(如HS256、RS256等)
    • typ：令牌类型(通常为"JWT")
    • kid：密钥ID(可选)

2.2 负载(Payload)

  • Base64Url编码的JSON对象
  • 包含关于用户的实际"声明"
  • 声明类型：
    • 注册声明(预定义)：iss(签发者)、exp(过期时间)、sub(主题)、aud(受众)等
    • 公共声明：可自定义但应在IANA JSON Web Token Registry中注册
    • 私有声明：自定义声明，用于在同意使用它们的各方之间共享信息

2.3 签名(Signature)

  • 用于验证令牌未被篡改
  • 生成方式：对头部和负载进行哈希(有时还会加密)，使用秘密签名密钥
  • 验证原理：
    • 更改头部或负载的单个字节将导致签名不匹配
    • 不知道服务器秘密签名密钥时，无法为给定头部和负载生成正确签名

3. JWT相关规范

3.1 JWT与JWS/JWE关系

  • JWT规范本身非常有限，仅定义了一种信息表示格式
  • 通过JWS(JSON Web签名)和JWE(JSON Web加密)规范扩展实现
  • 常见情况：
    • "JWT"通常指JWS令牌(内容仅编码)
    • JWE令牌内容被加密

4. JWT攻击概述

4.1 什么是JWT攻击

用户向服务器发送修改后的JWT，以实现恶意目标，通常是冒充其他已通过身份验证的用户来绕过身份验证和访问控制。

4.2 攻击影响

  • 严重性高
  • 攻击者可提升权限或完全控制其他用户账户

4.3 漏洞原因

  • 应用程序对JWT处理不当
  • JWT规范灵活性导致实现细节由开发人员决定
  • 常见问题：
    • 签名未正确验证
    • 秘密密钥泄露或可被猜出/暴力破解

5. JWT攻击手段详解

5.1 签名验证缺陷利用

服务器通常不存储JWT信息，每个令牌是完全独立实体。如果服务器未正确验证签名，攻击者可随意更改令牌内容。

示例攻击场景：

  • 修改username值冒充其他用户
  • 修改isAdmin值提升权限

5.2 接受任意签名

  • 开发人员混淆verify()和decode()方法
  • 仅使用decode()方法意味着不验证签名

靶场示例：
JWT Authentication Bypass via Unverified Signature

5.3 其他常见攻击手段

(文章未完全展开，此处补充常见攻击类型)

  1. 算法混淆攻击(Algorithm Confusion)

    • 将算法从RS256改为HS256
    • 利用公钥作为HMAC密钥

  2. 无效签名攻击

    • 删除签名部分(保留末尾的点)
    • 设置alg为"none"

  3. 密钥泄露攻击

    • 暴力破解弱密钥
    • 通过信息泄露获取密钥

  4. 密钥ID注入(KID Injection)

    • 操纵kid头参数指向攻击者控制的密钥

  5. JWK头参数注入

    • 在头部注入jwk参数提供恶意公钥

  6. 过期时间绕过

    • 修改exp声明延长令牌有效期

6. JWT安全防护要点

6.1 基本防护措施

  1. 始终验证签名

    • 使用正确的验证方法(如verify()而非decode())
    • 确保验证所有部分的完整性

  2. 使用强算法

    • 优先使用RS256而非HS256
    • 避免使用"none"算法

  3. 密钥管理

    • 使用足够强度的密钥
    • 定期轮换密钥
    • 保护密钥不被泄露

  4. 声明验证

    • 验证iss(签发者)、aud(受众)等声明
    • 严格检查exp和nbf时间声明

6.2 进阶防护措施

  1. 密钥ID安全

    • 验证kid头参数指向可信密钥
    • 防止目录遍历攻击

  2. 限制头部参数

    • 拒绝包含jwk或x5c等危险头参数的令牌

  3. 令牌撤销机制

    • 实现令牌黑名单
    • 短期令牌有效期

  4. 安全传输

    • 始终使用HTTPS
    • 设置适当的CORS策略

  5. 安全库使用

    • 使用经过安全审计的JWT库
    • 保持库版本更新

7. 总结

JWT作为一种流行的身份验证机制，其安全性高度依赖于正确的实现和使用。开发人员必须：

  1. 充分理解JWT工作原理和安全风险
  2. 严格验证所有令牌和声明
  3. 实施健全的密钥管理策略
  4. 使用安全配置的、经过验证的库
  5. 定期进行安全审计和测试

通过遵循这些最佳实践，可以显著降低JWT实现中的安全风险，保护应用免受身份验证和授权绕过攻击。

JWT安全风险全解析：攻击手段与防护要点 1. JWT基础概念 1.1 什么是JWT JSON Web令牌(JWT)是一种标准化格式，用于在系统之间发送经过加密签名的JSON数据。它最常用于身份验证、会话处理和访问控制机制中发送关于用户的信息("声明")。 1.2 JWT特点 服务器所需的所有数据都存储在客户端的JWT本身中 特别适合高度分布式网站，用户需要与多个后端服务器无缝交互 由3部分组成：头部(Header)、负载(Payload)和签名(Signature) 1.3 JWT格式示例 2. JWT组成部分详解 2.1 头部(Header) Base64Url编码的JSON对象 包含关于令牌本身的元数据 常用字段： alg ：签名算法(如HS256、RS256等) typ ：令牌类型(通常为"JWT") kid ：密钥ID(可选) 2.2 负载(Payload) Base64Url编码的JSON对象 包含关于用户的实际"声明" 声明类型： 注册声明(预定义)：iss(签发者)、exp(过期时间)、sub(主题)、aud(受众)等 公共声明：可自定义但应在IANA JSON Web Token Registry中注册 私有声明：自定义声明，用于在同意使用它们的各方之间共享信息 2.3 签名(Signature) 用于验证令牌未被篡改 生成方式：对头部和负载进行哈希(有时还会加密)，使用秘密签名密钥 验证原理： 更改头部或负载的单个字节将导致签名不匹配 不知道服务器秘密签名密钥时，无法为给定头部和负载生成正确签名 3. JWT相关规范 3.1 JWT与JWS/JWE关系 JWT规范本身非常有限，仅定义了一种信息表示格式 通过JWS(JSON Web签名)和JWE(JSON Web加密)规范扩展实现 常见情况： "JWT"通常指JWS令牌(内容仅编码) JWE令牌内容被加密 4. JWT攻击概述 4.1 什么是JWT攻击 用户向服务器发送修改后的JWT，以实现恶意目标，通常是冒充其他已通过身份验证的用户来绕过身份验证和访问控制。 4.2 攻击影响 严重性高 攻击者可提升权限或完全控制其他用户账户 4.3 漏洞原因 应用程序对JWT处理不当 JWT规范灵活性导致实现细节由开发人员决定 常见问题： 签名未正确验证 秘密密钥泄露或可被猜出/暴力破解 5. JWT攻击手段详解 5.1 签名验证缺陷利用 服务器通常不存储JWT信息，每个令牌是完全独立实体。如果服务器未正确验证签名，攻击者可随意更改令牌内容。 示例攻击场景 ： 修改 username 值冒充其他用户 修改 isAdmin 值提升权限 5.2 接受任意签名 开发人员混淆 verify() 和 decode() 方法 仅使用 decode() 方法意味着不验证签名 靶场示例 ： JWT Authentication Bypass via Unverified Signature 5.3 其他常见攻击手段 (文章未完全展开，此处补充常见攻击类型) 算法混淆攻击(Algorithm Confusion) 将算法从RS256改为HS256 利用公钥作为HMAC密钥 无效签名攻击 删除签名部分(保留末尾的点) 设置 alg 为"none" 密钥泄露攻击 暴力破解弱密钥 通过信息泄露获取密钥 密钥ID注入(KID Injection) 操纵 kid 头参数指向攻击者控制的密钥 JWK头参数注入 在头部注入 jwk 参数提供恶意公钥 过期时间绕过 修改 exp 声明延长令牌有效期 6. JWT安全防护要点 6.1 基本防护措施 始终验证签名 使用正确的验证方法(如 verify() 而非 decode() ) 确保验证所有部分的完整性 使用强算法 优先使用RS256而非HS256 避免使用"none"算法 密钥管理 使用足够强度的密钥 定期轮换密钥 保护密钥不被泄露 声明验证 验证 iss (签发者)、 aud (受众)等声明 严格检查 exp 和 nbf 时间声明 6.2 进阶防护措施 密钥ID安全 验证 kid 头参数指向可信密钥 防止目录遍历攻击 限制头部参数 拒绝包含 jwk 或 x5c 等危险头参数的令牌 令牌撤销机制 实现令牌黑名单 短期令牌有效期 安全传输 始终使用HTTPS 设置适当的CORS策略 安全库使用 使用经过安全审计的JWT库 保持库版本更新 7. 总结 JWT作为一种流行的身份验证机制，其安全性高度依赖于正确的实现和使用。开发人员必须： 充分理解JWT工作原理和安全风险 严格验证所有令牌和声明 实施健全的密钥管理策略 使用安全配置的、经过验证的库 定期进行安全审计和测试 通过遵循这些最佳实践，可以显著降低JWT实现中的安全风险，保护应用免受身份验证和授权绕过攻击。