JWT(Json Web Token)를 사용하는 이유

 

 

 1. JWT 토큰이란?

1. 모바일이나 웹에서 클라이언트와 서버 간 통신 시, 사용자의 인증을 위해 사용하는 암호화된 토큰
2. 토큰 자체에 사용자의 권한 정보나 서비스를 사용하기 위한 정보가 포함된다.
3. RESTful과 같은 Stateless인 환경에서도 사용자의 데이터를 주고받을 수 있게 된다.
4. 세션을 사용하게 될 경우 쿠키 등을 통해 사용자를 식별하고 서버에 세션을 저장했지만, 토큰을 클라이언트에 저장하고 요청시 HTTP 헤더에 토큰을 첨부하는 것만으로도 단순하게 데이터를 요청하고 응답받을 수 있다.
5. JWT를 도입하여 액세스 토큰 및 리프레시 토큰을 사용해 톰큰 유효성 검사를 하여 사용자를 인증할 수 있음

 

 

 

 2. JWT 구조

JWT는 Header, Payload, Signature로 구성되며, 각 요소는 .으로 구분된다

 

 

Header

Header에는 JWT에서 사용할 타입과 해시 알고리즘의 종류가 담겨있다.

1. alg : 서명 암호화 알고리즘(ex: HMAC SHA256, RSA)
2. typ : 토큰 유형

 

 

Payload

토큰에서 사용할 정보의 조각들인 Claim(key-value 형식으로 이루어진 한 쌍의 정보)이 담겨있다. 즉, 서버와 클라이언트가 주고받는 시스템에서 실제로 사용될 정보에 대한 내용을 담고있는 섹션! JWT 발급, 만료일 등 명시 

 

페이로드는 정해진 데이터 타입은 없지만, 대표적으로 Registered claims, Public claims, Private claims 이렇게 세 가지로 나뉨.

 

Registered Claims (등록된 클레임) : 미리 정의된 클레임

iss : 토큰 발급자(issuer)

sub : 토큰 제목(subject)

aud: 토큰 대상자(audience)

exp: 토큰 만료 시간(expiration)

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

iat: 토큰 발급 시간(issued at)

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

 

 

Public Claims(공개 클레임) : 사용자가 정의할 수 있는 클레임 공개용 정보 전달을 위해 사용, 주로 URI 형식으로 짓는다.

{

  "https://bbonote.tistory.com": true

}

 

 

Private Claims(비공개 클레임) : 클라이언트와 서버 협의 하에 사용되는 클레임. 해당하는 당사자들 간에 정보를 공유하기 위해 만들어진 사용자 지정 클레임이다. 외부에 공개되어도 상관 없지만, 해당 유저를 특정할 수 있는 정보들을 담는다! 공개 클레임과는 달리 이름이 중복되어 충돌될 수 있기 때문에 유의해야 함! 

{

  "username": "kim"

}

 

 

 

Signature

Header, Payload를 Base64 URL-safe Encode한 이후, Header에서 정의한 알고리즘 방식(alg)을 적용하고, 개인키(Private key)로 서명한 전자서명이 담겨있다. 이는 Header와 Payload가 변조되었는지 확인하기 위해 사용되는 중요 정보이며, JWT를 신뢰할 수 있는 토큰으로 사용할 수 있는 근거가 된다.

 

 

 

Signature = Base64Url(Header) + . + Base64Url(Payload) + server's key

 

즉, 시그니처의 구조는 (헤더 + 페이로드)와 서버가 가지고 있는 유일한 key 값을 합친 것을 헤더에 정의한 알고리즘으로 암호화한다.

 

 

💡Header와 Payload는 단순히 인코딩된 값이기 때문에 제 3자가 복호화 및 조작할 수 있지만, Signature는 서버 측에서 관리하는 비밀키가 유출되지 않는 이상 복호화할 수 없다. 그렇기 때문에 Signature은 토큰의 위변조 여부를 확인하는데 사용된다. 

 

 

 

 

 

 3. JWT 인코딩 / 디코딩

아래 공식 사이트에서 쉽게 JWT 토큰을 인코딩(생성) 하거나 디코딩 할 수 있다.

JWT.IO

 

 

 

 

 

 4. JWT를 이용한 인증 과정

① 사용자가 ID, PW를 입력하여 서버에 로그인 인증을 요청한다.

② 서버에서 클라이언트로부터 인증 요청을 받으면, Header, Payload, Signature를 정의한다. Header, 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 요청할 때 Authorization header에 Access Token을 담아서 보낸다.

④ 서버가 할 일은 클라이언트가 Header에 담아서 보낸 JWT가 내 서버에서 발행한 토큰인지 일치 여부를 확인하고, 일치한다면 인증 통과시켜주고 아니라면 통과시키지 않으면 된다. 인증이 통과되면 payload에 들어있는 유저의 정보들을 select해서 클라이언트에 돌려준다

⑤ 클라이언트가 서버에 요청했는데, 만약 Access Token의 시간이 만료되면 클라이언트는 Refresh Token을 이용해서

⑥ 서버로부터 새로운 액세스 토큰을 발급 받는다. 

 

 

JWT은 서명(인증)이 목적이다.

 

JWT는 Base64로 암호화를 하기 때문에 디버거를 사용해서 인코딩된 JWT를 1초만에 복호화할 수 있다.
복호화 하면 사용자의 데이터를 담은 Payload 부분이 그대로 노출되어 버린다.
그래서 페이로드에는 비밀번호와 같은 민감한 정보는 넣지 말아야 한다.
그럼 토큰 인증 방식 자체가 빛 좋은 개살구라고 생각할수도 있지만, 토큰의 진짜 목적은 정보 보호가 아닌, 위조 방지이다.
바로 위에서 소개했듯이, 시그니처에 사용된 비밀키가 노출되지 않는이상 데이터를 위조해도 시그니처 부분에서 바로 걸러지기 때문이다.

 

 

 

 

 5. 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 검증되었음을 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 로그인 가능
7. 모바일 어플리케이션 환경에서도 잘 동작함. (모바일은 세션 사용 불가능)

서버에서 가장 피해야 할 것은 데이터베이스 조회이다.
서버 자체가 죽는 경우도 있지만, 대부분 DB가 터져서 서버도 같이 죽는 경우가 빈번함

이러한 점에서 JWT 토큰은 DB 조회를 안해도 된다는 장점을 가지고 있음!!!

만약 payload에서 유저이름과 유저등급을 같이 두고 보내면, 서버에서는 유저이름을 가지고 DB를 조회하여 유저등급을 얻지 않아도 바로 원하는 정보를 취할 수 있다.

 

 

 

 

 6. JWT 단점

1. Self-contained: 토큰 자체에 정보를 담고 있으므로 양날의 검이 될 수 있다
2. 토큰 길이 : Payload에 3가지 종류의 클레임을 저장하기 때문에, 정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있음
3. Payload 인코딩 : payload 자체는 암호화된 것이 아니라 Base64로 인코딩 된 것이기 때문에, 중간에 payload를 탈취하여 디코딩하면 데이터를 볼 수 있으므로 payload에 중요 데이터를 넣지 않아야 함!
4. Store Token : stateless 특징을 가지고 있어 토큰은 클라이언트 측에서 관리하고 저장함. 때문에 토큰 자체를 탈취당하면 대처하기 어렵다. 

 

 

 

 7. JWT의 Access Token과 Refresh Token

JWT도 제3자에게 토큰 탈취의 위험성이 있기 때문에, 그대로 사용하는 것이 아닌 Access Token, Refresh Token으로 이중으로 나누어 인증하는 방식을 사용한다. 

💡 Access Token 과 Refresh Token은 둘다 똑같은 JWT이다.
토큰이 어디에 저장되고 관리되느냐에 따른 사용 차이일 뿐이다!

 

Access Token

클라이언트가 갖고 있는 실제로 유저의 정보가 담긴 토큰으로, 클라이언트에서 요청이 오면 서버에서 해당 토큰이 있는 정보를 활용하여 사용자 정보에 맞게 응답 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 함께 기록한다. 

 

 

🌟 정리하자면, Access Token은 접근에 관여하는 토큰, Refresh Token은 재발급에 관여하는 토큰의 역할로 사용되는 JWT라고 말할 수 있다! 

 

 

 

 

 

 

 

🌐참고 링크

https://inpa.tistory.com/entry/WEB-%F0%9F%93%9A-JWTjson-web-token-%EB%9E%80-%F0%9F%92%AF-%EC%A0%95%EB%A6%AC