1. 什么是 JWT？它由哪几部分组成？

JWT（JSON Web Token）是一种基于 JSON 的开放标准（RFC 7519），用于在网络应用间安全传递声明。它由三部分组成，用 . 分隔：

• Header（头部）：通常包含令牌类型（如 JWT）和签名算法（如 HS256）。

• Payload（负载）：包含声明（Claims），如用户身份、权限、过期时间等。

• Signature（签名）：使用 Header 中指定的算法，对 Header 和 Payload 签名，确保数据未被篡改。

结构示例：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.  // Header
eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.  // Payload
SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c  // Signature

2. JWT 的三部分分别存储哪些信息？

• Header：

  {
    "alg": "HS256",  // 签名算法
    "typ": "JWT"     // 令牌类型
  }

• Payload：

  {
    "sub": "1234567890",  // 主题（通常是用户 ID）
    "name": "John Doe",   // 自定义声明
    "iat": 1516239022,    // 签发时间（Issued At）
    "exp": 1516325422     // 过期时间（Expiration Time）
  }

• Signature：

  HMACSHA256(
    base64UrlEncode(header) + "." +
    base64UrlEncode(payload),
    your-256-bit-secret
  )

3. JWT 的工作原理是什么？

1. 用户登录：输入凭证发送到服务器

2. 生成 JWT：服务器验证通过后生成包含用户信息的 JWT

3. 发送 JWT：将 JWT 返回给客户端

4. 存储 JWT：客户端本地存储（如 localStorage、cookie）

5. 发送请求：每次请求携带 JWT（通常在 Authorization 头部）

6. 验证 JWT：服务器提取并验证 JWT 的有效性

7. 处理请求：根据 JWT 信息进行身份验证和授权

6. JWT 的优点是什么？

• 无状态：无需服务器存储 Session，适合微服务和分布式系统。

• 跨域支持：可通过 localStorage 存储，支持跨域请求。

• 扩展性：Payload 可自定义声明，灵活携带用户信息。

• 安全性：签名机制确保数据完整性，支持多种加密算法。

• 移动端友好：易于在移动应用中实现。

7. JWT 的常见算法有哪些？

• 对称加密：

  • HS256（HMAC-SHA256）：使用相同密钥签名和验证。

  • HS384（HMAC-SHA384）、HS512（HMAC-SHA512）。

• 非对称加密：

  • RS256（RSA-SHA256）：使用私钥签名，公钥验证。

  • ES256（ECDSA-SHA256）：椭圆曲线加密，性能更高。

8. JWT 中重要的注册声明（Claims）有哪些？

• 标准声明（非强制）：

  • iss（Issuer）：签发者。

  • sub（Subject）：主题（通常是用户 ID）。

  • aud（Audience）：受众。

  • exp（Expiration Time）：过期时间（Unix 时间戳）。

  • nbf（Not Before）：生效时间（在此之前令牌无效）。

  • iat（Issued At）：签发时间。

  • jti（JWT ID）：唯一标识符（用于防重放攻击）。

9. JWT 与 Session 的区别是什么？

10. 什么是密钥混淆攻击？如何防止？

攻击原理： 攻击者通过猜测或泄露的密钥，伪造合法 JWT 签名。例如：

• 使用公共密钥（如 RS256 的公钥）尝试签名。

• 利用弱密钥（如短字符串、默认值）进行暴力破解。

防范措施：

• 使用足够复杂的密钥（如 256 位随机字符串）。

• 定期轮换密钥。

• 避免在客户端或公开代码中暴露密钥。

• 优先使用非对称加密（如 RS256），私钥仅保存在服务器。

11. JWT 的安全风险有哪些？如何降低？

1. 签名未校验攻击

• 漏洞原理：开发人员混淆 verify () 和 decode () 方法，仅解码而不验证签名

• 攻击步骤

  1. 登录获取 JWT

  2. 修改 Payload 中的用户身份（如 sub 改为 administrator）

  3. 重新生成 JWT 并发送请求

  4. 绕过验证访问管理员功能

2. 签名用 None 攻击

• 漏洞原理：JWT Header 中 alg 设为 “none” 表示不签名，任何 token 都有效

• 攻击步骤

  1. 登录获取 JWT

  2. 修改 Header 的 alg 为 “none”

  3. 修改 Payload 中的用户身份

  4. 移除 Signature 部分（保留点分隔符）

  5. 发送请求冒充管理员

3. JWT 字典爆破攻击

• 漏洞原理：使用默认或弱密钥签名 JWT

• 攻击步骤

  1. 获取有效的 JWT

  2. 使用 hashcat 等工具结合字典暴力破解密钥

  3. 命令示例：hashcat -a 0 -m 16500 <jwt> <wordlist>

  4. 使用破解的密钥生成管理员 JWT

4. JWK Header 注入攻击

• 漏洞原理：服务器错误使用 jwk 参数中嵌入的密钥

• 攻击步骤

  1. 生成新的 RSA 密钥对

  2. 修改 JWT 的 Payload 为管理员身份

  3. 在 Header 中注入 JWK 参数（包含生成的公钥）

  4. 使用私钥签名 JWT

  5. 发送请求绕过验证

5. 敏感信息泄露攻击

• 漏洞原理：JWT 中包含敏感信息且未加密

• 攻击步骤

  1. 获取 JWT 令牌

  2. 解码 Payload 获取敏感信息（如密码、用户身份）

  3. 使用获取的信息进行登录或进一步攻击

11. JWT 如何实现刷新机制？

1. 双令牌方案：

   • 访问令牌（Access Token）：短期有效（如 15 分钟），用于 API 请求。

   • 刷新令牌（Refresh Token）：长期有效（如 7 天），存储在安全位置（如 HttpOnly Cookie）。

2. 流程：

   • 访问令牌过期时，客户端使用刷新令牌向 /refresh 端点请求新的访问令牌。

   • 服务器验证刷新令牌，生成新的访问令牌并返回。

3. 安全措施：

   • 刷新令牌仅能使用一次，使用后立即失效。

   • 存储刷新令牌时使用 Secure 和 HttpOnly 属性。

   • 记录令牌使用日志，检测异常行为。

12. JWT 是如何实现签名和验证的？加密和签名的区别是什么？

签名流程：

1. 服务器使用 Header 中指定的算法（如 HS256），对 Header 和 Payload 进行哈希。

2. 使用密钥对哈希值签名，生成 Signature。

验证流程：

1. 客户端接收到 JWT，分离三部分。

2. 重新计算 Header 和 Payload 的签名（使用相同算法和密钥）。

3. 比较计算结果与接收到的 Signature 是否一致。

加密 vs 签名：

• 加密：将数据转换为密文，防止未授权读取（如 AES 加密）。

• 签名：验证数据来源和完整性，不加密数据（如 HMAC）。

13. 对比 Cookie、Session 和 Token 的区别，并说明 JWT 的应用场景。

JWT 的应用场景

• 分布式系统认证：跨服务、跨域名的统一身份验证（如微服务架构中，无需共享 Session）。

• API 接口授权：第三方应用调用 API 时，通过 JWT 传递用户权限，避免频繁登录。

• 单点登录（SSO）：用户一次登录后，通过 JWT 在多个关联系统中实现免密访问。

• 短期授权：如临时链接（文件下载、邮件验证），通过设置过期时间控制权限时效。