JSON Web Tokens，简称JWT，是现代网络应用中身份认证、授权和安全信息交换的重要组成部分。它通过加密和签名确保数据完整性，使得应用在无状态的情况下实现安全访问控制。尽管如此，JWT的设计与实现中存在诸多细微而致命的安全隐患，仅凭表面理解往往难以防范攻击。了解JWT的结构和工作机制是揭示其安全弱点的关键。JWT包括头部（Header）、有效载荷（Payload）和签名（Signature）三个部分。头部定义了令牌类型和签名算法，有效载荷则承载用户信息和声明，签名负责保证令牌未被篡改。
三部分经Base64URL编码后以点号连接形成令牌。虽然JWT为信息完整性提供保障，却并非加密，以致数据内容可以被轻松读取，安全倚赖于签名的正确验证。然而诸多开发者在实际使用中忽视或误用签名验证，带来了严重安全风险。签名未被正确验证是JWT应用中最常见且最危险的漏洞。部分开发者仅使用decode函数获取令牌内容，而未调用verify方法验证签名，甚至在测试阶段关闭签名验证后忘记恢复，导致攻击者可伪造任意声明，绕过身份认证。例如攻击者可以将普通用户的角色篡改为管理员，然后重新拼接令牌发送请求。
当服务器不验证签名时，伪造内容将被信任，造成权限提升。修复此问题须确保每次令牌使用前均对签名进行校验，并通过代码审查和自动化测试确认无遗漏。另一个严重威胁是“None算法攻击”，源于JWT规范中存在无签名算法选项“none”。早期JWT库曾默认接受该选项，攻击者只需将令牌头部的算法字段改为“none”，并移除签名部分，即可构造有效令牌绕过验证。虽然大多数主流库已修复此问题，部分旧版或未严格配置的服务仍受到威胁。安全防护中，明确禁用“none”算法、采用算法白名单是避免该漏洞的关键。
使用HMAC算法时，密钥的强度直接影响JWT安全性。弱口令或硬编码密钥易被离线暴力破解，攻击者可借助已知令牌疯狂猜测密钥，从而伪造任意角色或身份。生产环境中常见的“secret”、“123456”或项目名称等弱密钥极易攻击。防护建议采用高强度随机密钥，避免明文存储和硬编码，并定期更换密钥以降低风险。JWT最隐蔽的攻击手法之一是算法混淆。JWT头部算法字段由客户端控制，若服务器未严格限制算法和密钥类型，攻击者可通过更改算法标识，从非对称算法（如RS256）切换为对称算法（HS256），进而使用公开的RSA公钥作为HMAC密钥对令牌重新签名，成功绕过验证。
ECDSA与HMAC类似也存在相同风险。此类漏洞往往因服务器过度信任客户端提供的算法字段，混淆对称与非对称签名机制导致。防御措施必须是服务器端强制使用和验证指定算法，禁止动态算法选择。kid字段作为钥匙标识便于多密钥管理和密钥轮换，但其本身也可能成为攻击入口。若系统根据kid不加限制地动态加载密钥，攻击者可通过路径遍历、SQL注入等方式修改kid值从而加载攻击者控制的密钥，以伪造签名。应用应对kid严格校验，采用白名单机制和安全访问控制，防止恶意kid导致的密钥污染和下游攻击。
另一个值得警惕的问题是嵌入式JWK漏洞。JWT允许在头部直接包含公钥，初衷是方便分布式系统中动态密钥管理。然而若服务器不验证该公钥的合法性与来源，攻击者可以在头部放入自签名的公钥，并用私钥生成伪造令牌从而绕过验证。此漏洞曾在PyJWT库引起广泛关注。有效防护需限制公钥来源，禁用头部动态公钥选项，升级并使用安全维护的JWT库。JKU和X5U头字段支持从远程URL加载公钥，增强了身份验证的灵活性和可扩展性。
但若应用缺少严格的域名白名单和数据完整性校验，攻击者可利用服务器请求伪造URL，实施SSRF攻击，或加载恶意公钥签发任意令牌，造成身份伪造和权限提升。最佳做法是严格限定可信URL，审计和监控外部请求行为，优先使用本地密钥管理策略。2022年曝光的“Psychic Signature”漏洞揭示了Java JDK ECDSA签名验证的致命缺陷。该问题使攻击者通过提交r=0且s=0的伪造签名，绕过所有ECDSA签名验证，直接进行身份冒充。漏洞影响广泛存在于使用Java cryptography API的服务中。修复需升级JDK到安全版本，并过滤异常签名。
整体而言，JWT安全面临多重挑战。多样的签名算法、动态密钥管理、多端点复杂应用架构，加剧了潜在风险。应用在引入JWT时，应特别关注签名验证的严格执行，拒绝不安全算法和未授权的密钥，维护密钥的高强度和安全存储，对用户输入的头部字段保持高度警惕。此外，自动化安全测试和代码审查也是保障JWT安全不可或缺的环节。测试覆盖每一个服务端点，发现遗漏，避免单点的安全自满。在当今微服务架构和多平台交互环境中，JWT的安全并非单一模块所能保证，唯有整体设计与安全工程协同才能将风险降至最低。
最终，通过系统化地理解JWT漏洞机制及实战利用手法，开发者和安全人员能够构建更为坚固的身份验证体系，防止攻击者利用这些潜在缺陷发起权限提升、身份冒充及数据篡改等攻击。务必采用成熟的JWT实现库，定期更新和检查安全配置，避免动态信任客户端数据，才能在保障用户体验的同时，守护系统与数据安全。在不断演进的网络安全形势下，掌握JWT漏洞细节并亲自实操演练，对于提升实战防御能力具有不可替代的重要意义。
