JWT原理及常见攻击方式

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

官网:https://jwt.io/

JWT原理

0x01  JWT认证流程

在项目开发中,一般会按照上图所示的过程进行认证,即:用户登录成功之后,服务端给用户浏览器返回一个token,以后用户浏览器要携带token再去向服务端发送请求,服务端校验token的合法性,合法则给用户看数据,否则,返回一些错误信息。

0x02 传统token方式和jwt在认证方面有什么差异?

传统token方式:

用户登录成功后,服务端生成一个随机token给用户,并且在服务端(数据库或缓存)中保存一份token,以后用户再来访问时需携带token,服务端接收到token之后,去数据库或缓存中进行校验token的是否超时、是否合法。

jwt方式:

用户登录成功后,服务端通过jwt生成一个随机token给用户(服务端无需保留token),以后用户再来访问时需携带token,服务端接收到token之后,通过jwt对token进行校验是否超时、是否合法。

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。

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。
{

   "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。
{

    "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。
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

{
    "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。

{
    "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

{
    "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

{
    "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。

{
    "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

{
    "alg" : "HS256",
    "typ" : "jwt",
    "kid" : "key11111111' || union select 'secretkey' -- "
}

0x03 命令注入

kid参数过滤不严也可能会出现命令注入问题,但是利用条件比较苛刻。如果服务器后端使用的是Ruby,在读取密钥文件时使用了open函数,通过构造参数就可能造成命令注入。

"/path/to/key_file|whoami"

对于其他的语言,例如php,如果代码中使用的是exec或者是system来读取密钥文件,那么同样也可以造成命令注入,当然这个可能性就比较小了。

修改JKU/X5U参数

JKU的全称是"JSON Web Key Set URL",用于指定一组用于验证令牌的密钥的URL。类似于kidJKU也可以由用户指定输入数据,如果没有经过严格过滤,就可以指定一组自定义的密钥文件,并指定web应用使用该组密钥来验证token。

X5U则以URI的形式数允许攻击者指定用于验证令牌的公钥证书或证书链,与JKU的攻击利用方式类似。

信息泄露

JWT保证的是数据传输过程中的完整性而不是机密性。

由于payload是使用base64url编码的,所以相当于明文传输,如果在payload中携带了敏感信息(如存放密钥对的文件路径),单独对payload部分进行base64url解码,就可以读取到payload中携带的信息。

 

posted @ 2021-03-02 11:22  yokan  阅读(5537)  评论(0编辑  收藏  举报