JWT토큰 이란 ?

인증 방식 종류(Cookie & Session & Token)

 

서버가 클라이언트 인증을 확인하는 방식은 대표적으로 쿠키, 세션, 토큰 3가지 방식이 있다.

 

JWT (JSON Web Token)

 

유저를 인증하고 식별하기 위한 토큰(Token) 기반 인증

토큰은 세션과 달리 서버가 아닌 클라이언트에 저장, 그렇기에 메모리나 스토리지 등을 통해 세션을 관리했었던

서버의 부담을 덜 수 있다.

JWT가 가지는 핵심적 특징이 있다면, 토큰 자체에 사용자의 권한 정보나 서비스를 사용하기 위한 정보가 포함된다는 것.

데이터가 많아지면 토큰이 커질 수 있으며, 토큰이 한번 발급된 이후 상용자의 정보를 바꾸더라도 토큰을 재발급 하지 않는 이상, 반영되지 않는다.

 

JWT 구조

JWT는 . 을 구분자로 나누어지는 세 가지 문자열의 조합

. 을 기준으로 좌측부터 Header, Payload, Signature를 의미한다.

 

 

Header 에는 JWT 에서 사용할 타입과 해시 알고리즘의 종류가 담겨있고, Payload 는 서버에서 첨부한 사용자 권한 정보와 데이터가 담겨있다. 마지막으로 Signature 에는 Header, Payload 를 Base64 URL-safe Encode를 한 이후 Header에 명시된 해시 함수를 적용하고, 개인키 (Private Key)로 서명한 전자서명이 담겨있다.

전자서명에는 비대칭 암호화 알고리즘을 사용하므로 암호화를 위한 키와 복호화를 위한 키가 다르다.

암호화(전자서명)에는 개인키를, 복호화(검증)에는 공개키를 사용한다.

 

 

Header

 

{
"alg" : "HS256",
"typ" : "JWT"
}

 

• alg : 서명 암호화 알고리즘(ex : HMAC SHA256 , RSA)
• typ : 토큰 유형

 

Payload

 

토큰에서 사용할 정보의 조각들인 Claim이 담겨있다. (실제 JWT를 통해 알 수 있는 데이터)

즉, 서버와 클라이언트가 주고받는 시스템에서 실제로 사용될 정보에 대한 내용을 담고 있는 섹션

 

{
"sub" : "1234567890",
"name" : "John Doe",
"iat" : 1516239022
}

• Registed claims : 미리 정의된 클레임.
  
  • iss(issuer; 발행자),
    
  • exp(expireation time; 만료 시간),
    
  • sub(subject; 제목),
    
  • iat(issued At; 발행 시간),
    
  • jti(JWI ID)
• Public claims : 사용자가 정의할 수 있는 클레임 공개용 정보 전달을 위해 사용.
• Private claims : 해당하는 당사자들 간에 정보를 공유하기 위해 만들어진 사용자 지정 클레임. 외부에 공개되도 상관없지만 해당 유저를 특정할 수 있는 정보들을 담는다

Signature

 

시그니처에서 사용하는 알고리즘은 헤더에서 정의한 알고리즘 방식(alg)을 활용

구조는 (헤더 + 페이로드) 와 서버가 갖고 있는 유일한 key 값을 합친것을 헤더에서 정의한 알고리즘으로 암호화

 

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

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JWT토큰 인코딩/ 디코딩

JWT.IO

 

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JWT를 이용한 인증 과정

 

 

1. 사용자가 ID, PW를 입력하여 서버에 로그인 인증을 요청한다.
2. 서버에서 클라이언트로부터 인증 요청을 받으면, Header, PayLoad, Signature를 정의한다.
   Hedaer, PayLoad, Signature를 각각 Base64로 한 번 더 암호화하여 JWT를 생성하고 이를 쿠키에 담아 클라이언트에게 발급한다.
3. 클라이언트는 서버로부터 받은 JWT를 로컬 스토리지에 저장한다. (쿠키나 다른 곳에 저장할 수도 있음)
   API를 서버에 요청할때 Authorization header에 Access Token을 담아서 보낸다.
4. 서버가 할 일은 클라이언트가 Header에 담아서 보낸 JWT가 내 서버에서 발행한 토큰인지 일치 여부를 확인하여 일치한다면 인증을 통과시켜주고 아니라면 통과시키지 않으면 된다.
   인증이 통과되었으므로 페이로드에 들어있는 유저의 정보들을 select해서 클라이언트에 돌려준다.
5. 클라이언트가 서버에 요청을 했는데, 만일 액세스 토큰의 시간이 만료되면 클라이언트는 리프래시 토큰을 이용해서
6. 서버로부터 새로운 엑세스 토큰을 발급 받는다.

 

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토큰 인증 신뢰성을 가지는 이유

 

유저 JWT : A(Header) + B(Payload) + C(Signature) 일 때 (만일 임의의 유저가 B를 수정했다고 하면 B1로 표시)

 

1. 다른 유저가 B를 임의로 수정 -> 유저 JWT  :  A + B1 + C

2. 수정한 토큰을 서버에 요청을 보내면 서버는 유효성 검사 시행

• 유저 JWT : A + B1 + C
• 서버에서 검증 후 생성한 JWT : A + B1 + C1 -> (Signature) 불일치

3. 대조 결과가 일치하지 않기에 유저의 정보가 임의로 조작되었음을 알 수 있다.

 

서버는 토큰 안에 들어있는 정보가 무엇인지 아는게 중요한 것이 아니라 해당 토큰이 유효한 토큰인지 확인하는 것이 중요하기 때문에, 클라이언트로부터 받은 JWT의 헤더, 페이로드를 서버의 key값을 이용해 시그니처를 다시 만들고 이를 비교하며 일치했을 경우 인증을 통과시킨다.

 

	장점	단점
Cookie & Session	Cookie만 사용하는 방식보단 보앙 향상 서버 쪽에서 Session 통제 가능 네트워크 부하 낮음	세션 저장소 사용으로 인한 서버 부하
JWT	인증을 위한 별도의 저장소가 필요 없음 별도의 I/O 작업 없는 빠른 인증 처리 확장성 우수	토큰의 길이가 늘어날수록 네트워크 부하 특정 토큰을 강제로 만료시키는 어려움

 

 

JWT 장점

 

1. Header와 Payload를 가지고 Signature를 생성하므로 데이터 위변조를 막을 수 있다.
2. 인증 정보에 대한 별도의 저장소가 필요없다.
3. JWT는 토큰에 대한 기본 정보와 전달할 정보 및 토큰이 검증됬음을 증명하는 서명 등 필요한 모든 정보를 자체적으로 지니고 있다.
4. 클라이언트 인증 정보를 저장하는 세션과 다르게, 서버는 무상태(StateLess)가 되어 서버 확장성이 우수해질 수 있다.
5. 토큰 기반으로 다른 로그인 시스템에 접근 및 권한 공유가 가능하다. (쿠키와 차이)
6. OAuth의 경우 Facebook, Google 등 소셜 계정을 이용하여 다른 웹서비스에서도 로그인을 할 수 있다.
7. 모바일 어플리케이션 환경에서도 잘 동작한다. (모바일은 세션 사용 불가능)

 

JWT 단점

 

1. Self-contained : 토큰 자체에 정보를 담고 있으므로 양날의 검이 될 수 있다.
2. 토큰 길이 : 토큰의 Payload에 3종류의 클레임을 저장하기 때문에, 정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있다.
3. Payload 인코딩 : payload 자체는 암호화 된 것이 아니라 BASE64로 인코딩 된 것이기 때문에, 중간에 Payload를 탈취하여 디코딩하면 데이터를 볼 수 있으므로, payload에 중요 데이터를 넣지 않아야 한다.
4. Store Token : stateless 특징을 가지기 때문에, 토큰은 클라이언트 측에서 관리하고 저장한다. 때문에 토큰 자체를 탈취당하면 대처하기가 어렵게 된다.

 

JWT의 Access Token / Refresh Token 방식

 

Access Token 과 Refresh Token은 둘다 똑같은 JWT이다. 다만 토큰이 어디에 저장되고 관리되느냐에 따른 사용 차이

 

• Access Token : 클라이언트가 갖고있는 실제로 유저의 정보가 담긴 토큰, 클라이언트에서 요청이 오면 서버에서 해당 토큰에 있는 정보를 활용하여 사용자 정보에 맞게 응답을 진행
• Refresh Token : 새로운 Access Token을 발급해주기 위해 사용하는 토큰으로 짧은 수명을 가지는 Access Token에게 새로운 토큰을 발급해주기 위해 사용. 해당 토큰은 보통 데이터베이스에 유저 정보와 같이 기록.

JWT 인증 방식을 만약 Access Token 만을 이용하면, Access Token은 발급된 이후 서버에 저장되지 않고 클라이언트에 저장되어 토큰 자체로 검증을 하며 사용자 권한 인증을 진행하기 때문에, Access Token이 탈취되면 토큰이 만료되기 전 까지, 토큰을 획득한 사람은 누구나 권한 접근이 가능해지는 문제점이 있었다.

그래서 토큰의 유효 시간을 부여하여 탈취 문제에 대해 대응을 하기도 하지만, 만일 유효 기간이 짧을 경우 그만큼 사용자는 로그인을 자주해야 하는 번거로움이 있다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 Refresh Token 이라는 추가적인 토큰을 활용하여 토큰을 이중 장막을 쳐서 보다 보안을 강화하는 식으로 보면 된다.