一文理解JWT鉴权登录的安全加固-技术圈

有关JWT的基础知识，可以查看之前的博客: 快速了解会话管理三剑客cookie、session和JWT

在之前的博客《一文理解JWT在鉴权登录的应用》介绍了JWT在鉴权登录中的使用。但是不恰当地使用 JWT 可能会对应用程序安全产生负面影响。

本文将针对JWT在鉴权登录业务场景下的安全进行讲解。

JWT使用时的安全建议

1. 切勿在令牌中传输用户的敏感数据

由于JWT的载荷部分是可以被明文获取的，因此，如果有效载荷中存在敏感信息的话，就会发生信息泄露。

2. 传输令牌时一定要使用安全连接

理由同上。

3. 使用“刷新令牌”机制

由于JWT是公开传输的，获取了令牌的黑客能够继续使用该JWT访问应用程序，所以使用最好双JWT机制降低安全风险。使用方法在《一文理解JWT在鉴权登录的应用》有详细讲解。

4. 增加JWT的业务参数，用于校验

可以在Payload中增加一些业务上的字段，用于校验当前JWT是否被滥用。例如增加设备号，用户uuid、权限的信息，可以与上下文的信息进行对照，提高爬虫的门槛与接口安全性。

5. 始终验证并过滤从用户接收的数据

kid是JWT header中的一个可选参数，它用于指定加密算法的密钥。因为该参数可以由用户输入，系统并不知道用户想要读取的到底是不是密钥文件。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、造成SQL注入或命令注入等漏洞。

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

所以，验证并过滤从用户接收的数据是必要的。

6. 提高对称加密的秘钥强度

如果加密的密钥强度较弱的话，攻击者可以直接通过蛮力攻击方式来破解密钥，可以使用PyJWT、John Ripper或c-jwt-cracker进行破解测试。PyJWT库具体地址看参考文档4。c-jwt-cracker库集体地址看参考文档5。

秘钥不定期的变化。这对用户来说不太方便，因为他们将不得不再次通过身份验证，但这有助于避免安全问题的发生。

7. 服务端增加授权签名算法的白名单

签名算法可以确保JWT在传输过程中不会被恶意用户所篡改，但头部中的alg字段却可以改为None，即不使用签名算法。这样的话，当signature设置为空时，后端将不执行签名验证。

将alg字段改为none后，系统就会生成这样形式的JWT，然后将其提交给服务器并通过校验：

base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload)

所以，有必要在服务端增加已授权算法的白名单，并删除所有与服务端上授权算法不同的签名算法的JWT。

8. 最好只使用一个签名算法

在使用非对称算法进行令牌签名的情况下，签名应使用私钥，而签名验证应使用公钥。由于使用JWT的某些库包含逻辑错误——当收到用对称算法签名的令牌时，将使用公钥作为验证签名的secret。由于公钥并不是秘密数据，因此黑客可能会获得公共服务密钥并用于签署自己的令牌。

所以，当网站采用非对称加密验证，且不对签名算法进行限制的话，存在这样的漏洞：

通过一定手段，获取到非对称加密的公钥，将alg字段改为对称加密算法。
使用公钥对JWT进行签名，发送给服务端。
服务端会将对称加密的公钥作为验证签名的秘钥，使用对称加密算法对接收的JWT进行验证。

为了说明这个问题，以下实验部分节选自参考文档7的部分内容：

使用非对称加密算法RS256，新建一个JWT如下:

header:
{
  "alg": "RS256",
  "typ": "JWT"
}
payload:
{
  "id": "1337",
  "username": "bizone",
  "iat": 1594209600,
  "role": "user"
}

转为JWT为：

eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZCI6IjEzMzciLCJ1c2VybmFtZSI6ImJpem9uZSIsImlhdCI6MTU5NDIwOTYwMCwicm9sZSI6InVzZXIifQ.YLOVSKef-paSnnM8P2JLaU2FiS8TbhYqjewLmgRJfCj1Q6rVehAHQ-lABnKoRjlEmHZX-rufHEocDxGUYiGMjMexUQ3zt-WqZITvozJ4pkvbV-mJ1nKj64NmqaR9ZkBWtmF-PHJX50eYjgo9rzLKbVOKYOUa5rDkJPHP3U0aaBXFP39zsGdOTuELv436WXypIZBeRq2yA_mDH13TvzegWCK5sjD4Gh177bCq57tBYjhGIQrDypVe4cWBPlvwFlmG8tdpWGu0uFp0GcbTAfLUlbTSuGROj88BY0XeUs0iqmGlEICES3uqNx7vEmdT5k_AmL436SLedE0VHcyxve5ypQ

在这种情况下，使用RS256算法签名，将需要公钥和私钥。

公钥:

私钥:

为验证JWT有效性，使用参考文档2的网站如下图：

header:
{
 "typ": "JWT",
  "alg": "HS256"
}
payload:
{
  "id": "1337",
  "username": "bizone",
  "iat": 1594209600,
  "role": "admin"
}

转化为JWT的头部和载荷部分如下:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6IjEzMzciLCJ1c2VybmFtZSI6ImJpem9uZSIsImlhdCI6MTU5NDIwOTYwMCwicm9sZSI6ImFkbWluIn0

现在只需要使用公钥读取签名。

首先，把密钥转移到十六进制表示法，如下图。

然后使用openssl生成一个签名，如下图。

将值e1r1nwnso-h7h5woycbnm6c1zzy-0hu2vwpwgmpk2g添加到网站上的“secret”中(记住选中“secret base64 encoded”)，最终的JWT如下:

eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6IjEzMzciLCJ1c2VybmFtZSI6ImJpem9uZSIsImlhdCI6MTU5NDIwOTYwMCwicm9sZSI6ImFkbWluIn0.E1R1nWNsO-H7h5WoYCBnm6c1zZy-0hu2VwpWGMVPK2g

正如网站显示的结果，JWT成功地通过了验证。

所以，最好只使用一种加密方式，防止类似的安全漏洞。

9. 选择知名且可靠的JWT库

网上有不少对JWT库的选型对比，由于这种建议具有时效性，本文不做推荐。

参考文档：

https://github.com/auth0/java-jwt
https://jwt.io/
https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/acm/latest/userguide/import-certificate-format.html
https://github.com/jpadilla/pyjwt
https://github.com/brendan-rius/c-jwt-cracker
https://skysec.top/2018/05/19/2018CUMTCTF-Final-Web/#Pastebin/
https://cyberpolygon.com/materials/security-of-json-web-tokens-jwt/