JSON Web Token (JWT) 安全详解
字数 1670 2025-11-14 02:32:45

JSON Web Token (JWT) 安全详解

1. JWT 的基本概念与结构

JWT（JSON Web Token）是一种用于身份验证和授权的开放标准（RFC 7519），它通过数字签名或加密确保数据的完整性和可信性。JWT 由三部分组成，用点（.）分隔：

  • Header：包含令牌类型（如 "alg": "HS256"）和签名算法。
  • Payload：存储实际数据（如用户ID、权限等），包含标准声明（如 exp 过期时间）和自定义声明。
  • Signature：对前两部分进行签名，防止篡改（例如使用HMAC或RSA私钥）。

示例：

Header: {"alg": "HS256", "typ": "JWT"}  
Payload: {"sub": "123", "name": "Alice", "exp": 1633042800}  
Signature: HMACSHA256(base64UrlEncode(Header) + "." + base64UrlEncode(Payload), secret)

最终Token格式：base64UrlEncode(Header).base64UrlEncode(Payload).Signature

2. JWT 的安全机制与验证流程

2.1 签名验证

服务端通过以下步骤验证JWT：

  1. 解析Token，获取Header和Payload。
  2. 根据Header中的算法（如HS256）和预存储的密钥（或公钥）重新计算Signature。
  3. 比较计算出的Signature与Token中的Signature是否一致。若不一致，则拒绝请求。

2.2 标准声明验证

  • exp（Expiration Time）：检查当前时间是否超过过期时间。
  • nbf（Not Before）：确保Token未在生效时间前被使用。
  • iss（Issuer）：验证颁发者是否受信任。

3. JWT 常见安全漏洞与攻击手法

3.1 算法混淆攻击（Algorithm Confusion）

  • 原理：攻击者将Header中的算法改为 none（如果服务端支持）或从非对称算法（如RS256）改为对称算法（如HS256），从而绕过签名验证。
  • 示例：
    • 原始Header：{"alg": "RS256", "typ": "JWT"}
    • 攻击者修改为：{"alg": "HS256", "typ": "JWT"}
    • 服务端若错误地使用HS256验证（用公钥作为密钥），攻击者可用公钥伪造签名。

3.2 密钥泄露与弱密钥

  • 若HMAC的密钥强度不足（如短密钥、常见单词），可能被暴力破解。
  • 防御：使用强随机密钥（≥256位），定期轮换。

3.3 未验证签名

  • 开发错误：服务端未验证Signature直接解析Payload。
  • 后果：攻击者可任意修改Payload（如提升权限）。

3.4 敏感信息泄露

  • JWT的Payload仅Base64编码，未加密（除非使用JWE）。
  • 风险：Token被拦截后，攻击者可解码获取敏感数据（如用户ID）。

4. JWT 安全最佳实践

  1. 严格限制算法：服务端应强制指定允许的算法（如只接受RS256）。
  2. 验证所有声明：检查 exp、iss、aud（受众）等字段。
  3. 保护密钥：
    • HS256：密钥安全存储，避免硬编码在代码中。
    • RS256：私钥仅服务端持有，公钥分发给客户端。
  4. 使用HTTPS：防止Token在传输中被窃取。
  5. 短期有效：设置较短的过期时间（如15分钟），结合刷新令牌机制。

5. 攻击案例模拟

场景：算法混淆攻击

  1. 攻击者捕获合法JWT：eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjMifQ.doz56kC...
  2. 修改Header为 {"alg": "none", "typ": "JWT"}，Payload改为 {"sub": "admin"}。
  3. 删除Signature，生成Token：base64(Header).base64(Payload).（末尾加点）。
  4. 若服务端支持 none 算法，可能接受此Token并授予管理员权限。

防御：禁用 none 算法，严格校验算法类型。

6. 总结

JWT的安全依赖于正确的实现和配置。开发人员需充分理解其验证机制，避免常见漏洞（如算法混淆、弱密钥），并结合加密（JWE）、短期令牌等策略增强安全性。

JSON Web Token (JWT) 安全详解 1. JWT 的基本概念与结构 JWT（JSON Web Token）是一种用于身份验证和授权的开放标准（RFC 7519），它通过数字签名或加密确保数据的完整性和可信性。JWT 由三部分组成，用点（ . ）分隔： Header ：包含令牌类型（如 "alg": "HS256" ）和签名算法。 Payload ：存储实际数据（如用户ID、权限等），包含标准声明（如 exp 过期时间）和自定义声明。 Signature ：对前两部分进行签名，防止篡改（例如使用HMAC或RSA私钥）。 示例： 最终Token格式： base64UrlEncode(Header).base64UrlEncode(Payload).Signature 2. JWT 的安全机制与验证流程 2.1 签名验证 服务端通过以下步骤验证JWT： 解析Token，获取Header和Payload。 根据Header中的算法（如HS256）和预存储的密钥（或公钥）重新计算Signature。 比较计算出的Signature与Token中的Signature是否一致。若不一致，则拒绝请求。 2.2 标准声明验证 exp（Expiration Time） ：检查当前时间是否超过过期时间。 nbf（Not Before） ：确保Token未在生效时间前被使用。 iss（Issuer） ：验证颁发者是否受信任。 3. JWT 常见安全漏洞与攻击手法 3.1 算法混淆攻击（Algorithm Confusion） 原理 ：攻击者将Header中的算法改为 none （如果服务端支持）或从非对称算法（如RS256）改为对称算法（如HS256），从而绕过签名验证。 示例 ： 原始Header： {"alg": "RS256", "typ": "JWT"} 攻击者修改为： {"alg": "HS256", "typ": "JWT"} 服务端若错误地使用HS256验证（用公钥作为密钥），攻击者可用公钥伪造签名。 3.2 密钥泄露与弱密钥 若HMAC的密钥强度不足（如短密钥、常见单词），可能被暴力破解。 防御：使用强随机密钥（≥256位），定期轮换。 3.3 未验证签名 开发错误：服务端未验证Signature直接解析Payload。 后果：攻击者可任意修改Payload（如提升权限）。 3.4 敏感信息泄露 JWT的Payload仅Base64编码，未加密（除非使用JWE）。 风险：Token被拦截后，攻击者可解码获取敏感数据（如用户ID）。 4. JWT 安全最佳实践 严格限制算法 ：服务端应强制指定允许的算法（如只接受RS256）。 验证所有声明 ：检查 exp 、 iss 、 aud （受众）等字段。 保护密钥 ： HS256：密钥安全存储，避免硬编码在代码中。 RS256：私钥仅服务端持有，公钥分发给客户端。 使用HTTPS ：防止Token在传输中被窃取。 短期有效 ：设置较短的过期时间（如15分钟），结合刷新令牌机制。 5. 攻击案例模拟 场景：算法混淆攻击 攻击者捕获合法JWT： eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjMifQ.doz56kC... 修改Header为 {"alg": "none", "typ": "JWT"} ，Payload改为 {"sub": "admin"} 。 删除Signature，生成Token： base64(Header).base64(Payload). （末尾加点）。 若服务端支持 none 算法，可能接受此Token并授予管理员权限。 防御 ：禁用 none 算法，严格校验算法类型。 6. 总结 JWT的安全依赖于正确的实现和配置。开发人员需充分理解其验证机制，避免常见漏洞（如算法混淆、弱密钥），并结合加密（JWE）、短期令牌等策略增强安全性。