JWT安全及案例实战

越权与逻辑漏洞

Web漏洞点只有一个入口：HTTP

JWT 安全

1. Cookie

Cookie存放在浏览器中。

cookie是一个非常具体的东西，指的就是浏览器里面能永久存储的一种数据，仅仅是浏览器实现的一种数据存储功能。

cookie由服务器生成，发送给浏览器，浏览器把cookie以k，v形式保存到某个目录下的文本文件内，下一次请求同一网站时会把该cookie发送给服务器。由于cookie是存在客户端上的，所以浏览器加入了一些限制确保cookie不会被恶意使用，同时不会占据太多磁盘空间，所以每个域的cookie数量是有限的。

2. Session

Session存放在服务器中。

session从字面上讲，就是会话。这个就类似于你和一个人交谈，你怎么知道当前和你交谈的是张三而不是李四呢？对方肯定有某种特征（长相等）表明他就是张三。

session也是类似的道理，服务器要知道当前发请求给自己的是谁。为了做这种区分，服务器就要给每个客户端分配不同的“身份标识”，然后客户端每次向服务器发请求的时候，都带上这个“身份标识”，服务器就知道这个请求来自于谁了。至于客户端怎么保存这个“身份标识”，可以有很多种方式，对于浏览器客户端，大家都默认采用cookie的方式。

服务器使用session把用户的信息临时保存在了服务器上，用户离开网站后session会被销毁。这种用户信息存储方式相对cookie来说更安全，可是session有一个缺陷：如果web服务器做了负载均衡，那么下一个操作请求到了另一台服务器的时候session会丢失。

3. Token

在Web领域基于Token的身份验证随处可见。在大多数使用Veb API的互联网公司中，tokens是多用户下处理认证的最佳方式。

以下几点特性会让你在程序中使用基于Token的身份验证

1. 无状态、可扩展
2. 支持移动设备
3. 跨程序调用
4. 安全

4. JWT

JWT（JSON Web Token）是一种用于在网络环境中进行身份验证和授权的开放标准。它使用 JSON 格式定义了一种安全的令牌传输格式。

4.1 JWT概述

该对象为一个很长的字符串，字符之间通过 “.” 分隔符分为三个子串。每一个子串表示了一个功能块，总共有以下三个部分：JWT头、有效载荷、签名。

4.1.1 JWT头

JWT头部分是一个描述JWT元数据的JSON对象（固定写法），通常如下所示：

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

在上面的代码中，alg属性表示签名使用的算法，常见值用 HS256（默认），HS512 等。默认为HMAC SHA256（写为HS256）；typ属性表示令牌的类型，JWT令牌统一写为JWT。最后，使用Base64 URL算法将上述JSON对象转换为字符串保存。

4.1.2 有效载荷

载荷(Payload)：载荷存储了有关用户或实体的声明和其他有关信息。

• 声明：如用户ID、角色、权限等信息。
• 注册声明：包含一些标准的声明（比如发行人、过期时间等）和一些自定义的声明。

JWT指定七个默认字段供选择。

iss：发行人
exp：到期时间
sub：主题
aud：用户
nbf：在此之前不可用
iat：发布时间
jti：JWT ID用于标识该JWT

载荷也使用 Base64Url 编码表示，并作为整个 JWT 的第二部分。载荷的一个示例：

{
     "sub": "1234567890",
     "name": "John Doe",
     "iat": 1516239022
}

注意：默认情况下JWT是未加密的（alg：none），任何人都可以解读其内容，因此不要构建隐私信息字段，存放保密信息，以防止信息泄露。

4.1.3 签名哈希

签名（Signature）：签名是对头部和载荷进行签名的结果，用于验证 JWT 的完整性和真实性。

签名生成方式：将头部和载荷进行 Base64Url 编码后拼接在一起，然后使用指定的加密算法（如 HMAC、RSA）进行签名，将生成的签名添加到 JWT 中。

4.1.4 通信流程

JWT工作流：

• 首先客户端需要向服务端申请JWT令牌，这个过程通常是登录功能。即：由用户名和密码换取JWT令牌。

• 当你访问系统其他的接口时，在HTTP的header中携带JWT令牌。header的名称可以自定义，前后端对应上即可。

• 服务端解签验证JWT中的用户标识，根据用户标识从数据库中加载访问权限、用户信息等状态信息。

4.2 JWT 漏洞描述

JWT在使用过程中可能存在以下几个主要漏洞：

1. 令牌窃取：如果攻击者能够获取到有效的JWT，就可以使用该令牌冒充用户身份。
2. 令牌篡改：由于JWT的内容不加密，攻击者可以篡改令牌的内容，例如修改有效载荷中的声明。
3. 令牌伪造：攻击者可以通过构造自己的JWT来进行身份伪装，尤其是在使用对称算法进行签名时。
4. 令牌过期失效问题：如果应用程序未正确处理JWT的过期问题，可能导致过期的JWT仍然可用。

4.3 JWT 漏洞原理

JWT漏洞的原理主要包括以下几个方面：

• 窃取和篡改令牌：攻击者可以通过窃取用户的JWT或篡改有效载荷中的声明来冒充用户身份。

• 伪造令牌：攻击者可以通过了解签名算法、密钥或公钥，构造自己的伪造JWT来进行身份伪装。

• 无效的过期处理：应用程序在验证JWT时可能没有正确处理过期的令牌，导致过期的令牌仍然有效。

4.4 JWT 安全防御

1. 使用强大的密钥和算法：选择足够强大的加密算法和密钥长度，如HMAC-SHA256或RSA-2048等。使用长而随机的密钥可以增加JWT的安全性，并提高防止暴力破解和字典攻击的能力。
2. 令牌有效期限制：设置合理的令牌过期时间。较短的过期时间可以减少令牌被滥用的风险。定期刷新和更新过期的令牌可以确保令牌的时效性和安全性。
3. 验证令牌签名和完整性：在接收到JWT后，验证令牌的签名和完整性以确保其真实性。检查签名时使用的密钥和算法必须与发放JWT的一方保持一致。
4. 避免在JWT中存储敏感信息：尽量避免在JWT的载荷中存储敏感信息，如密码、社会安全号码等。如果必须存储敏感信息，应使用加密技术对其进行加密。
5. 加密敏感信息：如果需要在JWT中传输敏感信息，应使用加密算法对其进行加密。在加密前，确保选择合适的加密算法，并采取适当的密钥管理措施，确保加密信息的安全性。
6. HTTPS传输：始终使用HTTPS来传输JWT，以保护令牌在传输过程中的安全性。HTTPS提供了端到端的加密传输，防止令牌被窃听或篡改。
7. 令牌刷新和撤销机制：实施令牌刷新和撤销机制，以应对丢失、泄露或被盗用的令牌。可以使用黑名单、短有效期令牌或存储令牌的数据库来实现这些机制。
8. 令牌审计和监控：建立令牌审计和监控系统，对令牌的使用进行监测和追踪。这有助于及时发现任何异常活动或未经授权的令牌使用。
9. 密钥安全管理：安全地管理和存储用于签名和验证JWT的密钥。密钥应该存放在受保护的环境中，访问权限应限制在必要的人员范围内。

5. WebGoat 靶场实验

启动方式：

java -jar webgoat-server-8.0.0.M17.jar --server.port=8888 --
server.address=192.168.131.143

浏览器访问路径如下

127.0.0.1:8888/WebGoat

访问页面

用户名：wuhu111

密码：123456

5.1 第四关

本关是让我们使用管理员，然后重置所有的投票。

点击删除然后使用bp抓取数据包

发现的 JWT 值在Cookie字段中

将 JWT字符串复制到 JWT 网址中进行解码，JSON Web Tokens - jwt.io。

使用网站工具将加密方式修改为none，这样他的加密方式就失效了。

Base64加密、解密-BeJSON.com。

ewogICJpYXQiOiAxNjk1NDU1MTgwLAogICJhZG1pbiI6ICJ0cnVlIiwKICAidXNlciI6ICJUb20iCn0

修改payload数值将admin的值修改为true。

ewogICJpYXQiOiAxNjk1NDU1MTgwLAogICJhZG1pbiI6ICJ0cnVlIiwKICAidXNlciI6ICJUb20iCn0

将这个两个base64加密后的字符串拼接在一起。

注意：末尾的点，并且这里不需要签名。

ewogICJhbGciOiAibm9uZSIKfQ.ewogICJpYXQiOiAxNjk1NDU1MTgwLAogICJhZG1pbiI6ICJ0cnVlIiwKICAidXNlciI6ICJUb20iCn0.

放包查看结果

返回页面查看结果，重置成功。

5.2 第五关

本关先提供了一个 JWT，需要尝试找出密钥并提交。也就是需要我们爆破密钥。

创建一个jwt.txt文件，然后将页面提供的JWT拷贝到里面

然后输入如下命令来爆破密钥

hashcat -m 16500 jwt.txt -a 3 -w 3 pass.txt

说明：

• -m 16500：这里的16500对应的是jwt的token爆破。
• -a 3：代表蛮力爆破。
• -w 3：可以理解为高数爆破，就是会让桌面进程无响应的那种高速。
• jwt.txt ：是把题目要求破解的token保存到的文件。
• pass.txt ：密码字典。

提交密钥的时候还要将username修改为WebGoat，还要将时间戳修改为未过期。

ewogICJpc3MiOiAiV2ViR29hdCBUb2tlbiBCdWlsZGVyIiwKICAiYXVkIjogIndlYmdvYXQub3JnIiwKICAiaWF0IjogMTY5NDYwODQ2NiwKICAiZXhwIjogMTY5NDY5MDc4MCwKICAic3ViIjogInRvbUB3ZWJnb2F0Lm9yZyIsCiAgInVzZXJuYW1lIjogIldlYkdvYXQiLAogICJFbWFpbCI6ICJ0b21Ad2ViZ29hdC5vcmciLAogICJSb2xlIjogWwogICAgIk1hbmFnZXIiLAogICAgIlByb2plY3QgQWRtaW5pc3RyYXRvciIKICBdCn0

然后将生成的这个payload复制到指定位置，并且添加验证签名，就是我们爆破出来的密钥victory。

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJXZWJHb2F0IFRva2VuIEJ1aWxkZXIiLCJhdWQiOiJ3ZWJnb2F0Lm9yZyIsImlhdCI6MTY5NDYwODQ2NiwiZXhwIjoxNjk0NjkwNzgwLCJzdWIiOiJ0b21Ad2ViZ29hdC5vcmciLCJ1c2VybmFtZSI6IldlYkdvYXQiLCJFbWFpbCI6InRvbUB3ZWJnb2F0Lm9yZyIsIlJvbGUiOlsiTWFuYWdlciIsIlByb2plY3QgQWRtaW5pc3RyYXRvciJdfQ.5kvHTE2112tml-JaFMq4KDjaATs48cOAXPuD5dI9GyU

然后输入我们构造的JWT，通过成功

5.3 第七关

页面提示内容告诉我们要使用Tom用户付钱

点击Checkout使用bp抓取数据包

这关的JWT需要放在Authorization中，但是观察数据包，发现数据包中所有的字段都没有给我们提供JWT。

那么我们点击页面中的here

跳转到了一个页面，在页面中看到了JWT。这个页面是日志信息，这个靶场模拟的环境是想让tom用户付钱，但是没有有效的JWT，但是有一个日志泄露的点，从而找到JWT。

eyJhbGciOiJIUzUxMiJ9.eyJpYXQiOjE1MjYxMzE0MTEsImV4cCI6MTUyNjIxNzgxMSwiYWRtaW4iOiJmYWxzZSIsInVzZXIiOiJUb20ifQ.DCoaq9zQkyDH25EcVWKcdbyVfUL4c9D4jRvsqOqvi9iAd4QuqmKcchfbU8FNzeBNF9tLeFXHZLU4yRkq-bjm7Q

然后将找到的 JWT 复制到刚刚抓取数据包中的Authorization字段中。

发包后发现有报错信息，提示说我们的 JWT 过期了。

将JWT复制到JWT网站中进行修改。

生成一个没有过期的时间戳。

将生成的时间戳对原先的exp中的内容进行替换。

ewogICJpYXQiOiAxNTI2MTMxNDExLAogICJleHAiOiAxNjk0NjkwNzgwLAogICJhZG1pbiI6ICJmYWxzZSIsCiAgInVzZXIiOiAiVG9tIgp9

将加密方式修改为none

ewogICJhbGciOiAibm9uZSIKfQ

最后将修改后JWT重新粘贴到Authorization字段中即可。

ewogICJhbGciOiAibm9uZSIKfQ.ewogICJpYXQiOiAxNTI2MTMxNDExLAogICJleHAiOiAxNjk0NjkwNzgwLAogICJhZG1pbiI6ICJmYWxzZSIsCiAgInVzZXIiOiAiVG9tIgp9.

放包查看结果如下：