JWT 安全测试全面指南

一、JWT 基础与工作流程

1.1 JWT 基本结构

JWT（JSON Web Token）由三部分组成，以点号分隔：

• Header：包含令牌类型和签名算法
• Payload：包含声明（用户信息、权限等）
• Signature：对前两部分的签名，用于验证完整性

1.2 JWT 工作流程

1. 用户认证：客户端提交账号密码到认证服务器（HTTPS）
2. 令牌生成：服务器验证通过后，使用密钥生成签名后的JWT
3. 令牌返回：JWT返回给客户端存储
4. API访问：客户端在请求头中携带JWT访问受保护资源
5. 服务器验证：服务器解析并验证JWT签名
6. 授权处理：验证成功后读取Payload中的用户信息进行授权

二、JWT 安全漏洞类型与测试方法

2.1 未验证签名绕过

漏洞原理：服务端未对JWT签名进行验证，直接信任Payload内容

测试步骤：

1. 使用正常账号登录系统，捕获JWT令牌
2. 解析Payload，识别用户标识字段（如account、unionid）
3. 修改Payload中的用户标识为其他合法用户
4. 保持原有签名或使用相同算法重新签名
5. 使用伪造的JWT访问API接口

漏洞验证：成功访问目标用户数据即存在漏洞

修复方案：

• 严格验证JWT签名有效性
• 身份信息应以数据库或会话验证为准
• 实施服务端资源访问身份匹配校验

2.2 有缺陷的签名验证绕过

漏洞原理：服务端错误处理alg=none情况，跳过签名验证

测试步骤：

1. 正常登录获取JWT令牌
2. 将Header中的alg参数修改为"none"
3. 修改Payload中的用户身份为管理员
4. 移除签名部分（或保留空签名）
5. 使用修改后的令牌访问权限接口

漏洞代码示例：

alg = decodeHeader(token).alg
if (alg == 'none') {
    // 错误：跳过签名验证
    payload = decodePayload(token)
}

修复方案：

• 拒绝接受alg=none的令牌
• 严格校验JWT签名，仅接受配置的算法
• 使用正确的密钥对，不允许客户端推测密钥

2.3 弱签名密钥绕过

漏洞原理：使用弱密钥或常见密钥进行HS256签名，易被爆破

测试方法：

1. 获取正常JWT令牌（HS256算法）
2. 使用工具爆破签名密钥（如jwt_tool.py）
3. 使用爆破出的密钥伪造管理员令牌
4. 替换原令牌访问管理功能

常用爆破密钥：secret、key、password等弱密钥

修复方案：

• 使用高强度随机密钥（≥32字节）
• 采用非对称签名算法（RS256）
• 定期更换签名密钥

2.4 JWT头部注入绕过

2.4.1 JWK头部注入

漏洞原理：服务端信任header中的jwk参数，使用攻击者公钥验证

测试步骤：

1. 生成RSA密钥对
2. 在JWT头部添加jwk字段，包含公钥信息
3. 使用私钥对修改后的令牌签名
4. 服务端使用注入的公钥验证通过

修复方案：

• 禁止解析JWT header中的jwk字段
• 固定使用服务器配置的验证密钥

2.4.2 JKU头部注入

漏洞原理：服务端从指定URL加载公钥进行验证

测试步骤：

1. 在可控服务器托管包含公钥的JWK集合文件
2. 修改JWT头部jku字段指向该URL
3. 使用对应私钥签名伪造令牌
4. 服务端从指定URL加载公钥验证

修复方案：

• 禁用jku头部或实施严格白名单
• 固定使用本地配置的公钥源

2.5 KID标头路径遍历

漏洞原理：KID参数存在路径遍历漏洞，可读取系统文件

测试方法：

1. 修改KID参数为路径遍历形式（如../../../etc/passwd）
2. 服务端尝试读取指定文件作为密钥
3. 利用文件读取失败的回退机制绕过验证

修复方案：

• 严格校验KID参数格式
• 禁止路径遍历字符
• 密钥文件不存储在Web可访问目录

2.6 算法混淆攻击

漏洞原理：利用服务器算法验证缺陷，将非对称算法误用为对称算法

测试方法：

方法一：公钥作为对称密钥

1. 获取服务器RS256公钥
2. 将公钥Base64编码作为HS256的对称密钥
3. 修改alg为HS256，使用公钥签名伪造令牌

方法二：令牌派生公钥（无密钥暴露）

1. 收集多个服务器签名的JWT令牌
2. 使用工具（如jwt_forgery.py）逆向推导公钥
3. 利用推导的公钥进行算法混淆攻击

修复方案：

• 强制指定验证算法，不依赖header参数
• 验证密钥类型与算法匹配性
• 使用标准算法和足够长度的密钥

2.7 敏感信息泄露

漏洞原理：JWT Payload或Header中包含敏感信息

测试方法：

1. Base64解码JWT各部分
2. 检查是否包含密码、密钥等敏感数据
3. 利用泄露信息进行进一步攻击

常见泄露点：

• 用户密码或密钥
• 内部系统信息
• 加密密钥或种子

修复方案：

• 实施令牌版本控制（token_version）
• 验证时检查令牌版本与数据库一致性
• 避免在JWT中存储敏感信息

三、JWT安全最佳实践

3.1 签名验证规范

• 始终验证JWT签名有效性
• 拒绝alg=none的令牌
• 使用强密码学算法（RS256优于HS256）

3.2 密钥管理

• 使用高强度随机生成密钥
• 定期更换签名密钥
• 安全存储私钥，避免泄露

3.3 头部参数处理

• 禁用不可信的头部参数（jwk、jku、x5u）
• 严格校验KID参数格式和范围
• 实施公钥源白名单机制

3.4 令牌生命周期管理

• 设置合理的令牌过期时间
• 实现令牌撤销机制
• 使用令牌版本控制防止重放

3.5 安全开发实践

• 使用经过验证的JWT库
• 实施完整的错误处理机制
• 定期进行安全审计和渗透测试

四、测试工具推荐

4.1 常用测试工具

• jwt_tool.py：JWT漏洞测试和密钥爆破
• Burp Suite JWT插件：Burp集成测试功能
• jwt.io：在线JWT解码和验证

4.2 自定义测试脚本

开发自定义测试脚本针对特定实现进行深度测试，重点关注算法验证、密钥管理和头部处理等关键环节。

通过系统化的测试方法和严格的安全实践，可以有效发现和修复JWT实现中的安全漏洞，确保身份验证机制的安全性。