JWT

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JWT是Json Web Token的全稱，它是一種基於JSON的令牌規範，用於在網路上聲明某種主張。 它常被用來傳送與使用者相關的資訊聲明，作為身分驗證、會話處理和存取控制機制的一部分，用於會話追蹤技術。會話追蹤技術是保持HTTP狀態的解決方案，常見的有Cookie,Session等

JWT格式

JWT 內容如下

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.5mhBHqs5_DTLdINd9p5m7ZJ6XD0Xc55kIaCRY5r6HRA

由 3 部分組成：header(標頭)，payload(有效負載)和signature(簽名)

header是一個JSON對象，儲存描述資料型別type和簽名演算法alg,例如HSA256,RSA256 {  “alg”: “HS256”,  “typ”: “JWT”}透過 Base64UrlEncode編碼後產生如下內容:
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
payload存放一些傳輸的有效聲明，可以使用官方提供的聲明，也可以自訂聲明。 {  “sub”: “1234567890”,  “name”: “John Doe”,  “iat”: 1516239022}透過 Base64UrlEncode編碼後產生如下內容:
eyJzdWIiOiIx…omit…MjM5MDIyfQ
signature是 JWT 的核心部分，構成較為複雜，且無法被反編碼。透過HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + “.” +base64UrlEncode(payload), secret )產生如下內容:
5mhBHqs5_DTLdINd9p5m7ZJ6XD0Xc55kIaCRY5r6HRA

一般來說，頒發token的網站會透過對header和payload進行hash處理，並使用秘密簽名金鑰產生簽名。 無論使用何種方法，這個過程都能確保自從token發布以來，網站能夠驗證資料沒有被竄改。

JWT的一些名詞介紹

  • JWS ( JSON Web Signature)：指的是簽名過的JWT
  • JWE ( JSON Web Encryption)：部分payload經過加密的JWT
  • JWA ( JSON Web Algorithms )：目前JWT所用到的密碼學演算法
  • nonsecure JWT：指定的是當header的簽名演算法被設定為none的時候，該JWT是不安全的，因為所有人都可以修改。

常見的JWA

JWT 最常見的幾種JWA(簽名演算法)為HS256(HMAC-SHA256) 、RS256(RSA-SHA256) 還有 ES256(ECDSA-SHA256)。這三種演算法都屬於訊息簽名演算法，它們產生的簽名都是不可逆的。 它們之間的區別在於訊息簽名和簽名驗證所需的key是不同的。

  • HS256：該演算法使用相同的「secret_key」進行簽署和驗證（對稱加密）。 一旦secret_key洩露，安全性將完全喪失。HS256僅適用於集中式認證，必須由可信任方進行簽署與驗證。這個演算法在傳統的單體應用中得到了廣泛應用，但是在任何分散式的架構中，請不要使用它！
  • RS256：使用RSA私鑰進行簽名，以及RSA公鑰進行驗證。 即使公鑰洩漏，也不會有任何影響，只要確保私鑰的安全即可。只要提供公鑰，RS256可以將驗證任務委託給其他應用程式。
  • ES256：和RS256採用相同的方式進行私鑰簽章和公鑰驗證。 儘管兩種演算法在速度上略有差異，但ES256的簽章長度較短（可節省流量），且與RS256相比，演算法強度相當。

HS256和RS256的簽名差別如下

HS256：
signature = HMACSHA256( base64UrlEncode(header) + "." +base64UrlEncode(payload), secret );
   
RS256：      
signature = RSASHA256(base64UrlEncode(header) + "." +base64UrlEncode(payload), publicKey, privateKey)

JWT header

以下是用戶可控制的參數， 每個都告訴接收伺服器在驗證簽名時要用哪個金鑰

  • JWK ( JSON Web Key)：用JSON的格式去裝載各種加解密金鑰資訊；
  • JWKs( JWK set )：將很多金鑰放到一個JSON陣列
  • jku（JSON Web key URL）: 提供一個 URL，網站可以從中取得一組包含正確的金鑰。
  • kid（key ID）: 提供一個 ID，在有多個金鑰可供選擇的情況下，伺服器可以使用該 ID 來識別正確的金鑰。 根據密鑰的格式，這可能有一個匹配的kid參數。
  • kty (Key Type)：金鑰類型。定義使用的加密演算法類型，例如RSA加密或橢圓曲線加密EC

JWK

網站可以使用一個可選的JWK header參數，將其公鑰以JWK格式直接嵌入到令牌本身，如下

{ "kid": "ed2Nf8sb-sD6ng0-scs5390g-fFD8sfxG", 
"typ": "JWT", 
"alg": "RS256", 
"jwk": {
	"kty": "RSA",
	"e": "AQAB", 
	"kid": "ed2Nf8sb-sD6ng0-scs5390g-fFD8sfxG", 
	"n": "yy1wpYmffgXBxhAUJzHHocCuJolwDqql75ZWuCQ_cb33K2vh9m" 
} }

JWK規範其他細節可參考https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc7517

JWT相關攻擊技巧可參考以下

JWT Attack

refer