Web认证机制深度解析：从基础到JWT攻防实战

https://www.xxx.com/v2.0/dialog/oauth?
  client_id=123
  &redirect_uri=https%3A%2F%2Fwww.example.com%2Foauth%2Fcallback
  &response_type=code
  &scope=email
  &state=XYZ

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  secret)

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

Web认证机制深度解析：从基础到JWT攻防实战 一、HTTP Basic Auth认证机制 基本概念 HTTP Basic Auth是一种简单的Web认证方式，客户端在请求时通过HTTP头提供用户名和密码形式的凭证。 实现原理 用户名和密码以明文形式通过HTTP头传输 采用Base64编码（注意：仅是编码，非加密） 格式： Authorization: Basic base64(username:password) 安全风险 明文传输 ：Base64可轻易解码获取原始凭证 暴力破解 ：容易遭受字典攻击和暴力破解 会话固定 ：缺乏有效的会话管理机制 典型应用场景 Tomcat管理界面等内部系统 简单的API认证 攻击手法 直接解码Base64获取凭证 使用Burp Suite等工具进行暴力破解 中间人攻击获取认证信息 防御措施 必须配合HTTPS使用 实施账户锁定机制 使用强密码策略 考虑替代更安全的认证方式 二、OAuth2认证机制 基本概念 OAuth2是一种授权框架，允许用户授权第三方应用访问其在其他服务上的特定信息，而无需共享密码。 核心组件 资源所有者(Resource Owner) ：用户 客户端(Client) ：第三方应用 授权服务器(Authorization Server) ：颁发令牌的服务 资源服务器(Resource Server) ：托管受保护资源的服务 授权流程 客户端引导用户到授权服务器 用户授权客户端访问特定资源 授权服务器颁发授权码给客户端 客户端用授权码换取访问令牌 客户端使用访问令牌访问资源 关键参数解析 client_ id ：标识客户端应用 redirect_ uri ：授权完成后的回调地址 response_ type ：期望的响应类型（code/token） scope ：请求的权限范围 state ：CSRF防护令牌 code ：用于交换令牌的授权码 token ：访问资源的凭证 常见安全漏洞 redirect_ uri绕过 ：导致授权劫持 攻击者注册相似域名 服务端redirect_ uri验证不严 scope越权 ：获取超出预期的权限 默认scope设置过高 客户端可以修改scope参数 令牌泄露 ： 令牌传输过程被截获 客户端存储不安全 客户端伪造 ： client_ id可预测或枚举 缺乏客户端认证机制 CSRF攻击 ： state参数缺失或可预测 导致绑定攻击者账户 防御策略 严格验证redirect_ uri，使用完整匹配 实施最小权限原则，合理设置scope 使用PKCE(Proof Key for Code Exchange)扩展 确保令牌传输和存储安全 强制使用state参数并验证 实施短期有效的令牌和刷新机制 三、JWT(JSON Web Token)深度解析 JWT概述 JWT是一种基于Token的无状态认证机制，用于在身份提供者和服务提供者之间传递已认证的用户身份信息。 与传统Session认证对比 | 特性 | JWT | Session | |------------|-------------------------|-----------------------| | 状态 | 无状态 | 有状态 | | 存储位置 | 客户端 | 服务端 | | 扩展性 | 高(适合分布式系统) | 低(需要会话共享) | | 性能 | 高(无需查库) | 低(需要查会话状态) | | 安全性 | 依赖签名算法 | 依赖会话管理机制 | JWT结构 由三部分组成，以点(.)分隔： Header.Payload.Signature 1. Header(头部) 包含令牌类型和签名算法信息，Base64Url编码。 示例： 常用签名算法： | 算法类型 | 算法名称 | 描述 | |---------|---------|------| | HMAC | HS256 | HMAC with SHA-256 | | | HS384 | HMAC with SHA-384 | | | HS512 | HMAC with SHA-512 | | RSA | RS256 | RSASSA-PKCS1-v1_ 5 with SHA-256 | | | RS384 | RSASSA-PKCS1-v1_ 5 with SHA-384 | | | RS512 | RSASSA-PKCS1-v1_ 5 with SHA-512 | | ECDSA | ES256 | ECDSA with curve P-256 and SHA-256 | | | ES384 | ECDSA with curve P-384 and SHA-384 | | | ES512 | ECDSA with curve P-521 and SHA-512 | 2. Payload(负载) 包含声明(claims)，分为三类： 注册声明 ：预定义的JWT标准字段 公共声明 ：可自定义但应在IANA注册 私有声明 ：自定义的特定业务信息 标准注册声明： iss (Issuer) ：签发者 exp (Expiration Time) ：过期时间 sub (Subject) ：主题(用户ID等) aud (Audience) ：接收方 nbf (Not Before) ：生效时间 iat (Issued At) ：签发时间 jti (JWT ID) ：唯一标识 示例： 3. Signature(签名) 用于验证消息未被篡改，创建方式： JWT完整示例 解码后： Header: Payload: Signature: 使用HS256算法和密钥生成的签名 JWT攻击手法及防御 1. 算法篡改攻击(None算法) 攻击原理 ：将alg改为"none"，删除签名部分 防御 ：在解码时明确指定预期算法 2. 弱密钥攻击 攻击原理 ：对HS256算法暴力破解弱密钥 防御 ：使用强密钥(至少256位随机字符串) 3. RS256与HS256混淆攻击 攻击原理 ：当服务端预期RS256但接受HS256时，攻击者可以使用公钥作为HMAC密钥伪造令牌 防御 ：严格校验算法类型，不混合使用不同算法 4. 密钥泄露攻击 攻击原理 ：获取签名密钥后任意伪造令牌 防御 ：保护密钥安全，定期轮换 5. 无效签名验证 攻击原理 ：服务端未验证签名 防御 ：始终验证签名有效性 6. 信息泄露 攻击原理 ：Payload中的敏感信息可被Base64解码读取 防御 ：不在JWT中存储敏感信息 7. 重放攻击 攻击原理 ：重复使用有效JWT 防御 ：使用短期有效的JWT，结合jti声明 8. 算法降级攻击 攻击原理 ：诱使服务端使用较弱算法 防御 ：只允许强算法(如RS256, ES256) JWT最佳实践 算法选择 ： 优先使用RS256/ES256等非对称算法 如使用HS256，必须保证密钥强度 令牌有效期 ： 设置合理的exp声明 使用短期访问令牌+长期刷新令牌机制 敏感数据 ： 不在JWT中存储密码等敏感信息 尽量减少Payload大小 传输安全 ： 始终通过HTTPS传输 避免使用URL参数传递JWT(可能被记录) 存储安全 ： 浏览器端使用HttpOnly的Cookie存储 移动端使用安全存储机制 输入验证 ： 严格验证所有声明(iss, aud, exp等) 不信任任何客户端提供的数据 密钥管理 ： 定期轮换签名密钥 使用密钥管理系统保护密钥 四、综合对比与选择建议 | 认证机制 | 适用场景 | 优点 | 缺点 | |---------|---------|------|------| | HTTP Basic Auth | 内部简单系统 | 实现简单 | 安全性低，需配合HTTPS | | OAuth2 | 第三方授权 | 无需共享密码，细粒度控制 | 实现复杂，易配置错误 | | JWT | 分布式系统，API认证 | 无状态，扩展性好 | 令牌撤销困难，需精心设计 | 选择建议 ： 简单内部系统：HTTP Basic Auth + HTTPS 第三方集成：OAuth2 分布式/微服务架构：JWT 高安全要求场景：JWT + OAuth2组合 五、实战检测清单 JWT安全检测项 检查是否使用none算法 尝试删除签名部分 测试弱密钥(使用hashcat/jwt_ tool) 检查是否接受无效签名 验证算法混淆可能性 检查敏感信息泄露 验证令牌有效期设置 检查jti重放防护 OAuth2安全检测项 redirect_ uri开放重定向测试 scope参数修改测试 state参数CSRF测试 授权码泄露测试 客户端伪造测试 PKCE缺失检测 HTTP Basic Auth检测项 Base64解码测试 暴力破解测试 HTTPS强制检查 认证失败锁定测试 通过全面理解和实施这些认证机制的安全措施，可以显著提升Web应用的安全性，有效防御各类认证相关的攻击。