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Authentication - JWT

Judaeng 2021. 4. 24. 23:00

현대 웹서비스에서는 토큰을 사용하여 사용자들의 인증 작업을 처리하는 것이 가장 좋은 방법이다.

이번에는 토큰 기반의 인증 시스템에서 주로 사용하는 JWT(Json Web Token)에 대해 알아보자.

JWT 공식문서를 확인하는 것도 좋은 방법이다.

JWT(Json Web Token)이란?

JWT는 이름 그대로 JSON 형태로 사용자에 대한 속성을 저장하는 웹 토큰이다.

JWT(Json Web Token)는 RFC표준으로 등록되어 있는 토큰 기반 인증방식이다.

1. 클라이언트가 서버에 아이디/비밀번호를 담아 로그인 요청을 보낸다.
2. 아이디/비밀번호가 일치하는지 확인하고, 클라이언트에게 보낼 암호화된 토큰을 생성한다.

access/refresh 토큰을 모두 생성한다.
토큰에 담길 정보(payload)는 유저를 식별할 정보, 권한이 부여된 카테고리(사진, 연락처, 기타 등등)가 될 수 있다.
두 종류의 토큰이 같은 정보를 담을 필요는 없다.
3 . 토큰을 클라이언트에게 보내주면, 클라이언트는 토큰을 저장한다.

저장하는 위치 : local storage, cookie, react의 state 등 다양하다.
4. 클라이언트가 HTTP 헤더(authorization 헤더)에 토큰을 담아 보낸다. bearer authentication을 이용
5. 서버는 토큰을 해독하여 "아 우리가 발급해준 토큰이 맞네!"라는 판단이 될 경우, 클라이언트의 요청을 처리한 후 응답을 보내준다.

JWT 구조

JWT는 Header, Payload, Signature의 세 부분으로 이루어지며, Json 형태인 각 부분은 Base64로 인코딩 되어 표현된다.

각각의 부분을 이어 주기 위해, 구분자를 사용하여 구분한다.

추가로 Base64는 암호화된 문자열이 아니고, 같은 문자열에 대해 항상 같은 문자열을 반환한다.

1. HEADER(헤더)

토큰의 헤더는 typ과 alg 두 가지 정보로 구성된다.

alg는 헤더(Header)를 암호화 하는 것이 아니고, Signature를 해싱하기 위한 알고리즘을 지정하는 것이다.

typ : 토큰의 타입을 지정 ex) JWT

alg : 알고리즘 방식을 지정하며, 서명(Signature) 및 토큰 검증에 사용 ex) HS256(SHA256), RSA

const header = {
    "alg": "HS256"
    "typ": JWT
}

2.PAYLOAD(페이로드)

토큰의 페이로드에는 토큰에서 사용할 정보의 조각들인 클레임(Claim)이 담겨 있다.

클레임은 총 3가지로 나누어지며, Json(Key/Value) 형태로 다수의 정보를 넣을 수 있다.

2.1 등록된 클레임(Registered Claim)

등록된 클레임은 토큰 정보를 표현하기 위해 이미 정해진 종류의 데이터들로, 모두 선택적으로 작성이 가능하며 사용할 것을 권장한다.

JWT를 간결하게 하기 위해 key는 모두 길이 3의 String이다.

여기서 subject로는 unique한 값을 사용하는데, 사용자 이메일을 주로 사용한다.

iss : 토큰 발급자(issuer)

sub : 토큰 제목(subject)

aud : 토큰 대상자(audience)

exp : 토큰 만료 시간(expiration), NumericDate 형식으로 되어 있어야 함 ex) 1480849147370

nbf : 토큰 활성 날짜(not before), 이 날이 지나기 전의 토큰은 활성화되지 않음

iat : 토큰 발급 시간(issued at), 토큰 발급 이후의 경과 시간을 알 수 있음

jti : JWT 토큰 식별자(JWT ID), 중복 방지를 위해 사용하며, 일회용 토큰(Access Token) 등에 사용

const payload = {
    "sub": "정보",
    "name": "judaeng",
    "exp": "1485270000000",
    "iat": 151623391
}

2.2 공개 클레임(Public Claim)

공개 클레임은 사용자 정의 클레임으로, 공개용 정보를 위해 사용된다.

충돌 방지(collision-resistant) 를 위해 URI 포맷을 이용하며, 예시는 아래와 같다.

{
	"https://hi-judaeng.tistory.com": true
}

2.3 비공개 클레임(Private Claim)

비공개 클레임은 사용자 정의 클레임으로, 서버와 클라이언트 사이에 임의로 지정한 정보를 저장한다.

{
	"token_type": access
}

3. Signature(서명)

서명(Signature)은 토큰을 인코딩하거나 유효성 검증을 할 때 사용하는 고유한 암호화 코드이다.

서명(Signature)은 위에서 만든 헤더(Header)와 페이로드(Payload)의 값을 각각 BASE64로 인코딩하고, 인코딩한 값을 비밀키(Salt)를 이용해 헤더(Header)에서 정의한 알고리즘으로 해싱을 하고, 이 값을 다시 BASE64로 인코딩하여 생성한다.

JWT 토큰 예시

생성한 토큰은 HTTP 통신을 할 때 Authorization이라는 key의 value로 사용된다.

일반적으로 value에는 Bearer이 앞에 붙여진다.

{
	"Authorization": "Bearer {생성된 토큰 값}",
}

JWT 단점 및 고려사항

1. Self-contained : 토큰 자체에 정보를 담고 있으므로 양날의 검이 될 수 있다.

2. 토큰 길이 : 토큰의 페이로드(Payload)에 3종류의 클레임을 저장하기 때문에, 정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있다.

3. Payload 인코딩 : 페이로드(Payload) 자체는 암호화 된 것이 아니라, BASE64로 인코딩 된 것이다. 중간에 Payload를 탈취하여 디코딩하면 데이터를 볼 수 있으므로, JWE로 암호화하거나 Payload에 중요 데이터를 넣지 않아야 한다.

4. Stateless : JWT는 상태를 저장하지 않기 때문에 한번 만들어지면 제어가 불가능하다. 즉, 토큰을 임의로 삭제하는 것이 불가능하므로 토큰 만료 시간을 꼭 넣어주어야 한다.

5. Tore Token : 토큰은 클라이언트 측에서 관리해야 하기 때문에, 토큰을 저장해야 한다.