JWT安全认证及伪造爆破

prtyaa 2023-12-31 21:27:23  22228 赞同 0 反对 0

分类：资源

JWT简介 Json web token (JWT)，是为了在网络应用环境间传递声明而执行的一种基于JSON的开放标准（(RFC 7519)。该token被设计为紧凑且安全的，特别适用于分布式站点的单点登录（SSO）场景。JWT的声明一般被用来在身份提供者和服务提供者间传递被认证的用户身份信息，以便于从资源服务器获取资源，也可以增加一些额外的其它业务逻辑所必须的声明信息，该token也可直接被用于认证，也可被加密。说起JWT，我们应该来谈一谈基于token的认证和传统的session认证的区别。

传统的Session认证

我们知道，http协议本身是一种无状态的协议，而这就意味着如果用户向我们的应用提供了用户名和密码来进行用户认证，那么下一次请求时，用户还要再一次进行用户认证才行，因为根据http协议，我们并不能知道是哪个用户发出的请求，所以为了让我们的应用能识别是哪个用户发出的请求，我们只能在服务器存储一份用户登录的信息，这份登录信息会在响应时传递给浏览器，告诉其保存为cookie，以便下次请求时发送给我们的应用，这样我们的应用就能识别请求来自哪个用户了，这就是传统的基于session认证。

但是这种基于session的认证使应用本身很难得到扩展，随着不同客户端用户的增加，独立的服务器已无法承载更多的用户，而这时候基于session认证应用的问题就会暴露出来：

Session： 每个用户经过我们的应用认证之后，我们的应用都要在服务端做一次记录，以方便用户下次请求的鉴别，通常而言session都是保存在内存中，而随着认证用户的增多，服务端的开销会明显增大。
扩展性： 用户认证之后，服务端做认证记录，如果认证的记录被保存在内存中的话，这意味着用户下次请求还必须要请求在这台服务器上，这样才能拿到授权的资源，这样在分布式的应用上，相应的限制了负载均衡器的能力。这也意味着限制了应用的扩展能力。
CSRF: 因为是基于cookie 来进行用户识别的，cookie如果被截获，用户就会很容易受到跨站请求伪造的攻击。

基于token的鉴权机制

基于token的鉴权机制类似于http协议也是无状态的，它不需要在服务端去保留用户的认证信息或者会话信息。这就意味着基于token认证机制的应用不需要去考虑用户在哪一台服务器登录了，这就为应用的扩展提供了便利。

流程上是这样的：

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

这个token必须要在每次请求时传递给服务端，它应该保存在请求头里，另外，服务端要支持CORS(跨来源资源共享)策略，一般我们在服务端这么做就可以了Access-Control-Allow-Origin: *。

JWT的构成

JWT是由三段信息构成的，将这三段信息的文本用.连接一起就构成了Jwt字符串。就像这样：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

第一部分我们称它为头部（header)，第二部分我们称其为载荷（payload，类似于飞机上承载的物品)，第三部分是签证（signature)。

头部（header)

jwt的头部承载两部分信息：

声明类型，这里是jwt
声明加密的算法，通常直接使用 HMAC SHA256。这的加密算法也就是签名算法。

完整的头部就像下面这样的JSON：

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

然后将头部进行base64加密（该加密是可以对称解密的)，就构成了第一部分。

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9

可以将JWT中的alg算法修改为none：

JWT支持将算法设定为“None”。如果“alg”字段设为“ None”，那么JWT的第三部分会被置空，这样任何token都是有效的。这样就可以伪造token进行随意访问。

载荷（payload）

载荷就是存放有效信息的地方。这个名字像是特指飞机上承载的货品，这些有效信息包含三个部分

标准中注册的声明
公共的声明
私有的声明

标准中注册的声明 (建议但不强制使用) ：

iss: jwt签发者
sub: jwt所面向的用户
aud: 接收jwt的一方
exp: jwt的过期时间，这个过期时间必须要大于签发时间
nbf: 定义在什么时间之前，该jwt都是不可用的.
iat: jwt的签发时间
jti: jwt的唯一身份标识，主要用来作为一次性token，从而回避重放攻击。

公共的声明：

公共的声明可以添加任何的信息，一般添加用户的相关信息或其他业务需要的必要信息。但不建议添加敏感信息，因为该部分在客户端可解密。

私有的声明：

私有声明是提供者和消费者所共同定义的声明，一般不建议存放敏感信息，因为base64是对称解密的，意味着该部分信息可以归类为明文信息。

定义一个payload：

{
  "sub": "1234567890",
  "iss": "http://localhost:8000/auth/login",
  "iat": 1451888119,
  "exp": 1454516119,
  "nbf": 1451888119,
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

然后将其进行base64加密，得到Jwt的第二部分。

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9

签证（signature）

jwt的第三部分是一个签证信息，这个签证信息由三部分组成：

header (base64加密后的)
payload (base64加密后的)
secret

这个部分需要base64加密后的header和base64加密后的payload使用.连接组成的字符串，然后通过header中声明的加密方式进行加盐secret组合加密，然后就构成了jwt的第三部分。

// javascript
var encodedString = base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload);

var signature = HMACSHA256(encodedString, 'secret'); // TJVA95OrM7E2cBab30RMHrHDcEfxjoYZgeFONFh7HgQ

注意：secret是保存在服务器端的，jwt的签发生成也是在服务器端的，secret就是用来进行jwt的签发和jwt的验证，所以，它就是你服务端的私钥，在任何场景都不应该流露出去。一旦客户端得知这个secret，那就意味着客户端是可以自我签发jwt了。

通过JWT 进行认证

客户端接收服务器返回的JWT，将其存储在Cookie或localStorage中。此后，客户端将在与服务器交互中都会带JWT。如果将它存储在Cookie中，就可以自动发送，但是不会跨域，因此一般是将它放入HTTP请求的Header Authorization字段中。当跨域时，也可以将JWT被放置于POST请求的数据主体中。

服务器每次收到信息都会对它的前两部分进行加密，然后比对加密后的结果是否跟客户端传送过来的第三部分相同，如果相同则验证通过，否则失败。

一般是在请求头里加入Authorization，并加上Bearer标注：

fetch('api/user/1', {
  headers: {
    'Authorization': 'Bearer ' + token
  }
})

服务端会验证token，如果验证通过就会返回相应的资源。整个流程就是这样的：

JWT本身包含认证信息，因此一旦信息泄露，任何人都可以获得令牌的所有权限。为了减少盗用，JWT的有效期不宜设置太长。对于某些重要操作，用户在使用时应该每次都进行进行身份验证。为了减少盗用和窃取，JWT不建议使用HTTP协议来传输代码，而是使用加密的HTTPS协议进行传输。

JWT安全问题

JWT安全问题一般有以下

修改算法为none
修改算法从RS256到HS256
信息泄漏密钥泄漏
爆破密钥

JWT token破解绕过

这是印度举办的CTF中遇到的一道JWT破解绕过题，觉得还是挺有价值的，mark一下。

JWT伪造

JWT的数据格式分为三个部分：headers , payloads，signature(签名)，它们使用.点号分割。拿道题后看了一下cookie，（也可抓包看）发现是如下格式：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJhZG1pbiI6ImZhbHNlIn0.oe4qhTxvJB8nNAsFWJc7_m3UylVZzO3FwhkYuESAyUM

进行base64解密后发现：

所以，我们的目的就是把false改成true，而且要通过服务器的验证，这点很重要，并不是直接把false改成true就万事大吉了。因为服务器收到token后会对token的有效性进行验证。

验证方法：首先服务端会产生一个key，然后以这个key作为密钥，使用第一部分选择的加密方式（这里就是HS256），对第一部分和第二部分拼接的结果进行加密，然后把加密结果放到第三部分。

服务器每次收到信息都会对它的前两部分进行加密，然后比对加密后的结果是否跟客户端传送过来的第三部分相同，如果相同则验证通过，否则失败。

因为加密算法我们已经知道了，我们只要再得到加密的key，我们就能伪造数据，并且通过服务器的检查。

这里我使用了这个工具进行key的破解：C语言版JWT破解工具，下载安装完毕后，直接进行破解，如图：

所以，破解出来的加密密钥key就是：54l7y。然后我们去验证一下，这个网站可以提供验证服务：https://jwt.io/。当我们使用破解出来的key，能完美还原出原始数据时，这证明我们的key是正确的。

最后我们把false改成true，然后使用破解出来的key进行加密，可以得到如下：

然后我们拿着这个token去抓包，重放刷新一下：

可以看到flag已经出来了。

Bukgu jwt——JWT伪造

查看页面源码，发现了注释，<!–hint:NNVTU23LGEZDG===–>，这儿直接想到base64解码，但是一直解不出来，后来试了试base32解码，成功！（思维定式了）。

解码成功后得到账号和密码kk:kk123

我们登录进去得到提示

diary中提到了vim，我们首先想到的就是 .swp源码泄露，于是我们直接用dirsearch脚本扫，得到/src，下载.swp文件，然后用vim -r 恢复文件得到源码。

<?php
    error_reporting(0);
    require_once 'src/JWT.php';

    const KEY = 'L3yx----++++----';

    function loginkk()
    {
        $time = time();
        $token = [
          'iss'=>'L3yx',
          'iat'=>$time,
          'exp'=>$time+5,
          'account'=>'kk'
        ];
        $jwt = \Firebase\JWT\JWT::encode($token,KEY);
        setcookie("token",$jwt);
        header("location:user.php");
    }

    if(isset($_POST['username']) && isset($_POST['password']) && $_POST['username']!='' && $_POST['password']!='')
    {
        if($_POST['username']=='kk' && $_POST['password']=='kk123')
        {
            loginkk();
        }
        else
        {
            echo "账号或密码错误";
        }
    }
?>

从源码中我们可以看见cookie使用了jwt，同时我们得到了加密秘钥KEY = 'L3yx----++++----'，然后构造jwt替换浏览器中的token。

我这儿使用的网址

https://www.jsonwebtoken.io/

我们在源码中得到了const KEY = ‘L3yx----+++±—’，构造L3yx的token,伪造成L3yx登陆，得到flag。我们先输入原本的JWT String和Signing Key，然后修改account，此时JWT String就会发生改变，然后复制上面的JWT String替换浏览器中的token。就可以得到flag。

有时候我们看不到源码就不能得到Signing Key，我们可以进行爆破，成功还得看运气，贴上工具github地址。

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