JWT安全漏洞与防护（进阶实战篇）

题目描述
JWT（JSON Web Token）是一种流行的无状态身份验证机制，广泛用于现代Web应用和API。然而，错误的使用方式会引入严重的安全漏洞，如算法混淆、密钥泄露、令牌泄露等。本题将深入探讨JWT的高阶攻击手法（如算法混淆、JKU/JWK参数滥用、密钥爆破）及防护策略，结合实战场景分析如何安全实现JWT。

知识要点与解题过程

1. JWT结构回顾

   • JWT由三部分组成：头部（Header）、载荷（Payload）、签名（Signature），以点分隔（例如Header.Payload.Signature）。
   • 头部声明令牌类型（typ）和签名算法（alg，如HS256、RS256）。
   • 载荷存储身份信息（如用户ID、权限），需避免敏感数据泄露。
   • 签名用于验证令牌完整性，防止篡改。

2. 核心漏洞：算法混淆攻击（Algorithm Confusion）

   • 攻击原理：
     • 当服务端预期使用非对称算法（如RS256，用私钥签名、公钥验证），但未严格校验alg参数时，攻击者可篡改alg为对称算法（如HS256）。
     • 服务端若将公钥作为HS256的密钥验证签名，攻击者可用公钥生成有效签名（因为公钥已知）。
   • 攻击步骤：
     1. 获取服务端公钥（通常通过开放接口或证书泄露）。
     2. 修改JWT头部：{"alg": "HS256", "typ": "JWT"}。
     3. 篡改载荷（如提升权限），用公钥作为密钥生成HS256签名。
     4. 发送伪造的JWT，服务端误用公钥验证通过。
   • 防护措施：
     • 代码中固定校验算法（如强制要求alg必须为RS256）。
     • 使用专用密钥库管理密钥，避免公钥被误用。

3. JKU/JWK参数滥用

   • 漏洞场景：
     • JWT头部支持jku（JWK Set URL）或jwk（嵌入式公钥）参数，允许动态指定验证密钥。
     • 若服务端未限制这些参数，攻击者可托管恶意JWK Set，指向自身控制的公钥，从而伪造签名。
   • 攻击示例：
     1. 在jku中插入恶意URL（如https://attacker.com/keys.json），其中包含攻击者的公钥。
     2. 用对应私钥签名JWT，服务端从恶意URL获取公钥并验证通过。
   • 防护策略：
     • 禁用jku/jwk参数，或严格白名单校验URL域名。
     • 使用固定的密钥或证书，避免动态加载。

4. 密钥爆破与弱密钥风险

   • 攻击方式：
     • 弱算法（如HS256）的密钥若简单或过短（如常见密码、短随机数），可通过爆破工具（如hashcat）破解。
     • 已知密钥泄露（如代码仓库中硬编码的密钥）导致全线令牌失效。
   • 防护建议：
     • 使用强随机密钥（长度≥256位），定期轮换。
     • 避免密钥硬编码，通过安全存储（如HashiCorp Vault）动态获取。

5. 实战防护最佳实践

   • 令牌验证层面：
     • 严格校验alg、iss（签发者）、aud（受众）等字段。
     • 设置短有效期（exp），并实现令牌吊销机制（如黑名单）。
   • 系统设计层面：
     • 优先使用非对称算法（RS256）避免密钥共享风险。
     • 对敏感操作启用二次认证（如MFA）。
   • 监控与响应：
     • 日志记录JWT验证失败事件，检测异常算法或密钥来源。
     • 定期渗透测试，模拟算法混淆、参数注入等攻击。

总结
JWT安全依赖严格的算法校验、密钥管理和参数过滤。通过固定算法、禁用动态密钥加载、强化密钥生成，可有效防御高阶攻击。实际开发中应结合威胁建模（如分析令牌生命周期中的风险点）持续优化防护措施。