JWT(JSON Web Token) 이란?

 
 
세션에서 요청을 진행할 때마다 세션 저장소에서 세션ID를 조회하는 작업을 통해 DB접근을 해야 하는 번거로움과
저장하는 세션ID가 많아질수록 서버에 과부하가 걸린다는 단점을 보완한 것이 JWT(JSON Web Token) 이다.
그럼 JWT에 대해서 알아보고자 한다.
 
✒️쿠키와 세션에 대해 자세히 알아보기
 

JWT란?

선택적 서명 및 선택적 암호화를 사용하여 데이터를 만들기 위한 인터넷 표준 인증 방식
인증에 필요한 정보들을 토큰에 담아 암호화시켜 사용하는 서명된 토큰이다.
 
정보를 비밀리에 전달하거나 인증할 때 주로 사용하는 토큰으로 Json객체를 이용한다.
 
일반적으로 클라이언트와 서버 사이에서 통신할 때 권한을 위해 사용하는 토큰이며,
웹 상에서 정보를 JSON 형태로 주고받기 위해 표준 규약에 따라 생성한 암호화된 토큰으로
복잡하고 읽을 수 없는 string 형태로 저장되어 있다.
 

JWT의 구성요소

JWT에는 xxxxx.yyyyy.zzzzz 로 구분하여 3가지 구성요소로 이루어져 있다. (' . ' 으로 구분한다.)
순서는 Header, Payload, Signature 이다.
 

헤더, Header

토큰의 타입과 서명 생성에 어떤 알고리즘이 사용되었는지 저장한다.
alg는 헤더(Header)를 암호화하는 것이 아닌, Signature를 해싱하기 위한 알고리즘을 지정하는 것.

{
"typ":"JWT",
"alg":"HS256"
}

현재 토큰 타입은 JWT이고, 개인키로 HS256 알고리즘을 적용하여 암호화한다는 의미
 

페이로드, Payload

토큰에서 사용할 정보의 조각들 (서버에서 첨부한 사용자 권한 정보와 데이터)인 클레임(Claim)이 담겨 있으며 
서버와 클라이언트가 주고받는 시스템에서 실제로 사용될 정보에 대한 내용을 담고 있다.

{
"sub":"1234567890",
"name":"Wonwoo",
"age":28,
"iat":"1516239022"
}

 
페이로드는 정해진 데이터 타입은 없지만, 대표적으로 Registered claims, Public claims, Private claims으로 나뉜다.
 

| Registered claims (등록된 클레임)

토큰 정보를 표현하기 위해 이미 정해진 종류의 데이터이며 선택적으로 작성할 수 있다.
또한 JWT를 간결하게 하기 위해 KEY는 모두 길이가 3인 string이다.

• iss (issuer, 토큰발급자)
• aud (audience , 토큰 대상자)
• exp (expireation time, 만료 시간)
  - NumericDate 형식으로 되어 있어야 함 ex) 1480849147370
• sub (subject, 토큰제목)
  - unique
• iat (issued At, 발행 시간)
• jti (JWT ID, JWT 토큰 식별자)
  - 중복 방지를 위해 사용하며, 일회용 토큰(Access Token) 등에 사용

| Public claims (공개 클레임)

사용자가 정의할 수 있는 클레임으로 정보 전달을 위해 사용한다.
충돌 방지를 위해 url 포맷을 이용한다.

{
    "https://devjanghwa.tistory.com": true
}

 

| Private claims (비공개 클레임)

해당하는 당사자들(서버,클라이언트) 간에 정보를 공유하기 위해 만들어진 사용자 지정 클레임이다.

{ 
    "token_type": access 
}

 
 

서명, Signature

토큰을 인코딩하거나 유효성 검증을 할 때 사용하는 고유한 암호화 코드이다.
서명(Signature) 에서 사용하는 알고리즘은 헤더(Header) 에서 정의한 알고리즘 방식을 활용한 것이다.

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

헤더(Header)와 페이로드(Payload)의 값을 각각 BASE64Url로 인코딩하고,
인코딩한 값을 비밀 키를 이용해 헤더(Header)에서 정의한 알고리즘으로 해싱을 하고,
이 값을 다시 BASE64Url로 인코딩하여 생성한다.
 
 
즉, (헤더+페이로드)와 서버가 갖고 있는 유일한 key값을 합친 것을 헤더에서 정의한 알고리즘으로 암호화하는 것이.

헤더(Header)와 페이로드(Payload) 는 단순히 인코딩 된 값이기 때문에 제 3자가 복호화 및 조작할 수 있지만,
서명(Signature)은 서버 측에서 관리하는 비밀키가 유출되지 않는 이상 복호화할 수 없다.
따라서 서명(Signature) 은 토큰의 위·변조 여부를 확인하는데 사용된다.
 

JWT의 작동 방식

1. 클라이언트가 로그인을 위해 인증정보를 서버에 전송
2. 서버는 secret 정보를 이용해 accesstoken을 발급하고 클라이언트에 전송
3. 클라이언트는 저장해 두었던 jwt를 이용해 요청을 보냄
4. 서버는 jwt가 일치하는지 확인 후 응답 보냄

 

JWT의 장단점

장점

• 토큰 자체에 사용자 인증에 필요한 모든 정보가 들어있으므로 별도의 저장소가 필요하지 않다.
• 쿠키를 사용하지 않으므로 쿠키의 취약점이 사라진다. (클라이언트의 정보를 서버가 저장하지 않음)

 

단점

• 토큰 자체에 정보를 담고 있으므로 양날의 검이 될 수 있다.
• 토큰의 페이로드(Payload) 에 3종류의 클레임을 저장하기 때문에,
  정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있다.
• 페이로드(Payload) 자체는 암호화된 것이 아니라, BASE64Url로 인코딩 된 것.
  중간에 Payload를 탈취하여 디코딩하면 데이터를 볼 수 있으므로,
  JWE로 암호화하거나 Payload에 중요 데이터를 넣지 않아야 한다. 
• JWT는 상태를 저장하지 않기 때문에 한번 만들어지면 제어가 불가능하다.
  즉, 토큰을 임의로 삭제하는 것이 불가능하므로 토큰 만료 시간을 꼭 넣어주어야 한다. 
• 토큰은 클라이언트 측에서 관리해야 하기 때문에, 토큰을 저장해야 한다.

 
 

참고
JWT (Json Web Token) 알아가기
JWT 토큰 인증 이란? (쿠키 vs 세션 vs 토큰)
[Server] JWT(Json Web Token)란?