深入解析JWT的工作原理及常见攻击手段

0x03 JWT原理

jwt的生成token格式如下，即：由 . 连接的三段字符串组成。

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eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

生成规则如下：

第一段HEADER部分，固定包含算法和token类型，对此json进行base64url加密，这就是token的第一段。

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{

  "alg": "HS256",

  "typ": "JWT"

}

第二段PAYLOAD部分，包含一些数据，对此json进行base64url加密，这就是token的第二段。

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{

    "sub": "1234567890",

    "name": "John Doe",

    "iat": 1516239022

    ...

}

第三段SIGNATURE部分，把前两段的base密文通过.拼接起来，然后对其进行HS256加密，再然后对hs256密文进行base64url加密，最终得到token的第三段。

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base64url(

      HMACSHA256(

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

            your-256-bit-secret (秘钥加盐)

      )

)

最后将三段字符串通过 .拼接起来就生成了jwt的token。

注意：base64url加密是先做base64加密，然后再将 - 替代 + 及 _ 替代 / 。

代码实现参考：https://pythonav.com/wiki/detail/6/67/

JWT攻击方式

加密算法

0x01 空加密算法

JWT支持使用空加密算法，可以在header中指定alg为None

这样的话，只要把signature设置为空（即不添加signature字段），提交到服务器，任何token都可以通过服务器的验证。举个例子，使用以下的字段

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{

    "alg" : "None",

    "typ" : "jwt"

}

{

    "user" : "Admin"

}

生成的完整token为ew0KCSJhbGciIDogIk5vbmUiLA0KCSJ0eXAiIDogImp3dCINCn0.ew0KCSJ1c2VyIiA6ICJBZG1pbiINCn0

(header+'.'+payload，去掉了'.'+signature字段)

空加密算法的设计初衷是用于调试的，但是如果某天开发人员脑阔瓦特了，在生产环境中开启了空加密算法，缺少签名算法，jwt保证信息不被篡改的功能就失效了。攻击者只需要把alg字段设置为None，就可以在payload中构造身份信息，伪造用户身份。

0x02 修改RSA加密算法为HMAC

JWT中最常用的两种算法为HMAC和RSA。

HMAC是密钥相关的哈希运算消息认证码（Hash-based Message Authentication Code）的缩写，它是一种对称加密算法，使用相同的密钥对传输信息进行加解密。

RSA则是一种非对称加密算法，使用私钥加密明文，公钥解密密文。

在HMAC和RSA算法中，都是使用私钥对signature字段进行签名，只有拿到了加密时使用的私钥，才有可能伪造token。

现在我们假设有这样一种情况，一个Web应用，在JWT传输过程中使用RSA算法，密钥pem对JWT token进行签名，公钥pub对签名进行验证。

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{

    "alg" : "RS256",

    "typ" : "jwt"

}

通常情况下密钥pem是无法获取到的，但是公钥pub却可以很容易通过某些途径读取到，这时，将JWT的加密算法修改为HMAC，即

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{

    "alg" : "HS256",

    "typ" : "jwt"

}

同时使用获取到的公钥pub作为算法的密钥，对token进行签名，发送到服务器端。

服务器端会将RSA的公钥（pub）视为当前算法（HMAC）的密钥，使用HS256算法对接收到的签名进行验证。

参考2018CUMTCTF-Final-Web Paterbin：https://skysec.top/2018/05/19/2018CUMTCTF-Final-Web/#Pastebin/

爆破密钥

俗话说，有密码验证的地方，就有会爆破。

不过对 JWT 的密钥爆破需要在一定的前提下进行：

知悉JWT使用的加密算法

一段有效的、已签名的token

签名用的密钥不复杂（弱密钥）

所以其实JWT 密钥爆破的局限性很大。

相关工具：c-jwt-cracker

以下是几个使用示例

可以看到简单的字母数字组合都是可以爆破的，但是密钥位数稍微长一点或者更复杂一点的话，爆破时间就会需要很久。

修改KID参数

kid是jwt header中的一个可选参数，全称是key ID，它用于指定加密算法的密钥

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{

    "alg" : "HS256",

    "typ" : "jwt",

    "kid" : "/home/jwt/.ssh/pem"

}

因为该参数可以由用户输入，所以也可能造成一些安全问题。

0x01 任意文件读取

kid参数用于读取密钥文件，但系统并不会知道用户想要读取的到底是不是密钥文件，所以，如果在没有对参数进行过滤的前提下，攻击者是可以读取到系统的任意文件的。

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{

    "alg" : "HS256",

    "typ" : "jwt",

    "kid" : "/etc/passwd"

}

0x02 SQL注入

kid也可以从数据库中提取数据，这时候就有可能造成SQL注入攻击，通过构造SQL语句来获取数据或者是绕过signature的验证

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{

    "alg" : "HS256",

    "typ" : "jwt",

    "kid" : "key11111111' || union select 'secretkey' -- "

}

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