JWT安全详解

一、JWT基础概念
JWT（JSON Web Token）是一种开放标准（RFC 7519），用于在各方之间安全传输信息。它由三部分组成：

1. 头部（Header）：包含令牌类型（如"JWT"）和签名算法（如HS256、RS256）。

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

2. 载荷（Payload）：存放实际传输的数据（例如用户ID、权限），包含三类声明：
   • 注册声明（如iss签发者、exp过期时间）
   • 公共声明（可自定义）
   • 私有声明（双方协定的自定义字段）
3. 签名（Signature）：对头部和载荷的Base64URL编码字符串拼接后，通过指定算法生成签名，用于验证令牌完整性。

三部分通过点（.）连接形成完整JWT：Base64URL(Header).Base64URL(Payload).Signature。

二、JWT工作流程

1. 用户登录后，服务器生成JWT并返回给客户端。
2. 客户端在后续请求的Authorization头中携带JWT（格式：Bearer <token>）。
3. 服务器验证签名和声明（如过期时间）后处理请求。

三、常见安全风险及防护

1. 算法混淆攻击（Algorithm Confusion）

   • 原理：攻击者修改头部算法为"none"（无签名）或将非对称算法（如RS256）改为对称算法（如HS256），利用服务器公钥作为HS256的密钥伪造签名。
   • 案例：
     • 原始头部：{"alg":"RS256"}
     • 攻击修改：{"alg":"HS256"}
     • 利用服务器公钥生成HS256签名，绕过非对称验证。
   • 防护：
     • 严格校验算法类型，拒绝"none"算法。
     • 非对称算法验证时，禁止接受对称算法密钥。

2. 签名验证缺失

   • 原理：服务器未验证签名直接解码载荷，导致攻击者可篡改数据。
   • 防护：始终验证签名，且使用安全库（如java-jwt、pyjwt）。

3. 敏感信息泄露

   • 原理：JWT载荷仅Base64URL编码（非加密），可被中间人解码。
   • 案例：载荷包含{"user":"admin","password":"123456"}，直接解码暴露密码。
   • 防护：
     • 避免在载荷中存放敏感信息（如密码、密钥）。
     • 敏感数据传输使用HTTPS加密通道。

4. 过期时间（exp）过长

   • 原理：exp设置过长（如30天），增加令牌被盗用风险。
   • 防护：设置较短过期时间（如15分钟），结合刷新令牌机制。

5. 密钥管理不当

   • 风险：使用弱密钥（如"secret"）或硬编码密钥易被破解。
   • 防护：
     • 使用强随机密钥（长度≥256位）。
     • 密钥定期轮换，且不同服务使用不同密钥。

四、安全最佳实践

1. 算法选择：优先使用非对称算法（如RS256）避免密钥分发风险。
2. 声明验证：强制校验iss（签发者）、aud（受众）、exp（过期时间）等关键声明。
3. 存储安全：客户端使用HttpOnly Cookie存储JWT，防止XSS窃取。
4. 日志监控：记录JWT验证失败事件，及时发现攻击尝试。

通过严格遵循上述规范，可有效提升JWT在身份认证场景中的安全性。