JWT安全漏洞与防护

描述
JWT（JSON Web Token）是一种用于身份验证与授权的开放标准（RFC 7519），由头部（Header）、载荷（Payload）和签名（Signature）三部分组成。其常见漏洞包括签名验证缺失、算法混淆、敏感信息泄露、密钥暴力破解等。攻击者可能利用这些漏洞伪造令牌、提升权限或窃取数据。

解题过程

1. 理解JWT结构

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

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

   • 载荷（Payload）：存储用户信息（如用户ID、角色）和标准声明（如过期时间）。示例：

     {"sub":"123","role":"admin","exp":1630000000}
     

   • 签名（Signature）：对头部和载荷的Base64编码进行签名，确保令牌完整性。公式：
     签名 = HMACSHA256(Base64(头部) + "." + Base64(载荷), 密钥)

2. 常见漏洞与攻击手法

   • 漏洞1：签名验证缺失

     • 问题：服务端未验证JWT签名，直接信任解码后的数据。
     • 攻击：修改载荷（如将"role":"user"改为"role":"admin"）后重新组合令牌，绕过权限检查。
     • 示例：原令牌Header.Payload.Signature → 篡改为Header.ModifiedPayload.（任意字符串）。

   • 漏洞2：算法混淆攻击（Algorithm Confusion）

     • 问题：服务端依赖JWT头部的alg参数选择验证算法，但未强制限制算法类型。
     • 攻击：
       1. 将alg改为none（如果支持），删除签名部分（如Header.Payload.）。
       2. 将非对称算法（如RS256）改为对称算法（如HS256），并用公钥作为密钥伪造签名（因为服务端可能误用公钥验证HS256签名）。
     • 关键点：攻击者需获取服务端公钥（通常通过公开接口暴露）。

   • 漏洞3：敏感信息泄露

     • 问题：JWT载荷仅经过Base64编码（未加密），可被直接解码查看。
     • 攻击：通过Base64解码获取敏感信息（如密码、密钥ID等）。
     • 示例：在线工具解码载荷部分eyJzdWIiOiIxMjMifQ → {"sub":"123"}。

   • 漏洞4：弱密钥或密钥暴力破解

     • 问题：使用弱密钥（如"secret"）或短密钥，易被暴力破解。
     • 攻击：用常见密钥列表（如John the Ripper工具）尝试签名验证。

3. 防护措施

   • 强制签名验证：服务端必须验证签名，且拒绝无签名或无效签名的令牌。
   • 固定算法：代码中强制指定验证算法（如只允许RS256），忽略JWT头部的alg参数。

     # 错误示例：依赖客户端提交的alg  
     decoded = jwt.decode(token, key, algorithms=["HS256", "RS256"])  
     # 正确示例：固定算法  
     decoded = jwt.decode(token, key, algorithms=["RS256"])  
     

   • 避免敏感信息存储：载荷中仅存储必要信息（如用户ID），敏感数据存于服务端。
   • 使用强密钥：对称密钥（HS256）需足够长（≥256位）；非对称算法（RS256）私钥严格保密。
   • 附加防护：
     • 设置短过期时间（如15分钟）。
     • 使用黑名单机制吊销令牌。
     • 验证标准声明（如exp、iss）。

4. 实战检测步骤

   • 步骤1：用Base64解码JWT头部和载荷，检查敏感信息。
   • 步骤2：修改载荷内容，发送请求观察是否被拒绝（验证签名）。
   • 步骤3：尝试将alg改为none或HS256，用公钥重签令牌。
   • 步骤4：工具扫描（如jwt_tool、Burp Suite插件JWT Editor）。

通过以上分析，可系统化识别和防御JWT相关漏洞，确保身份验证机制的安全性。