JWT(Json Web Token)란?

JWT 란?

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Json Web Token의 약자로 모바일이나 웹의 사용자 인증을 위해 암호화된 토큰을 의미한다. JWT 정보를 request에 담아 사용자의 정보 열람, 수정 등 개인적인 작업 등을 수행할 수 있게 한다. JWT는 토큰 자체를 정보로 사용하는 Self-Contained 방식으로 정보를 안전하게 전달한다. JWT는 아래의 로직을 따라서 처리된다.

 

JWT 처리 과정

애플리케이션이 실행될 때, JWT를 static 변수와 로컬 스토리지에 저장하게 된다. static 변수에 저장되는 이유는 HTTP 통신을 할 때마다 JWT를 HTTP 헤더에 담아서 보내야하는데, 이를 로컬 스토리지에서 계속 불러오면 오버헤드가 발생하기 때문이다. 클라이언트에서 JWT를 포함해 요청을 보내면 서버는 허가된 JWT인지를 검사한다. 또한 로그아웃을 할 경우 로컬 스토리지에 저장된 JWT 데이터를 제거한다.

(실제 서비스이 경우에는 로그아웃 시, 사용했던 토큰을 BlackList라는 DB 테이블에 넣어 해당 토큰의 접근을 막는 작업을 한다고 한다.)

 

 

 

 

JWT 구조

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JWT는 . 을 구분자로 나누어지는 세 가지 문자열의 조합이다.

. 을 기준으로 좌측부터 Header, Payload, Signature를 의미한다.

JWT 구조

Header에는 JWT에서 사용할 타입과 해시 알고리즘의 종류가 담겨있으며, Payload는 서버에서 첨부한 사용자 권한 정보와 데이터가 담겨있다. 마지막으로 Signature에는 Header, Payload를 Base64 URL-safe Encode를 한 이후 Header에 명시된 해시함수를 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.

 

실제 디코딩된 JWT는 다음과 같은 구조를 지닌다.

 

 

 

1. Header

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

• alg : 서명 암호화 알고리즘(ex: HMAC SHA 256, RSA)
• typ : 토큰 유형

 

 

2. Payload

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

즉, 서버와 클라이언트가 주고 받는 시스템에서 실제로 사용될 정보에 대한 내용을 담고 있는 섹션이다.

 

※ Key-Value 형식으로 이루어진 한 쌍의 정보를 Claim이라고 칭한다.

 

클레임은 총 3가지로 나누어지며, Json 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. 또한, JWT를 간결하기 하기 위해 Key는 모두 길이 3의 String이다. 여기서 Subject로는 Unique한 값을 사용하는데, 주로 사용자 이메일을 사용한다.

• iss : 토큰 발급자 (issuer)
• sub : 토큰 제목 (subject)
• aud : 토큰 대상자 (audience)
• exp : 토큰 만료 시간 (expiration), NumericDate 형식으로 되어 있어야 한다.
• 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

 

2.2 공개 클레임(Public Claim)

공개 클레임은 사용자 정의 클레임으로, 공개용 정보를 위해 사용된다. 충돌 방지를 위해 URI 포맷을 이용하며, 예시는 아래와 같다.

{
    "http://wonsjung.tistory.com": true
}

 

 

2.3 비공개 클레임(Private Claim)

비공개 클레임은 사용자 정의 클레임으로, 서버와 클라이언트 사이에 임의로 지정한 정보를 저장한다. 외부에 공개되도 상관없지만 해당 유저를 특정할 수 있는 정보들을 담는다.

{
    "token_type": access
}

 

 

 

3. Signature (서명)

서명(Signature)은 토큰을 인코딩하거나 유효성 검증을 할 때 사용하는 고유한 암호화 코드이다. 서명(Signature)은 위에서 만든 Header와 Payload의 값을 각각 BASE64Url로 인코딩하고, 인코딩한 값을 비밀 키를 이용해 헤더(Header)에서 정의한 알고리즘으로 해싱 하고, 이 값을 다시 BASE64Url로 인코딩하여 생성한다.

 

 

 

 

 

 

[ JWT 토큰 예시 ] 

생성된 토큰은 HTTP 통신을 할 때 Authorization이라는 Key의 Value로 사용된다. 일반적으로 Value에는 Bearer이 앞에 붙여진다.

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

 

 

 

 

 

JWT 장·단점

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[ 장점 ]

▶ 무상태 (Stateless) : 확장성이 있다. 기존 서버에 세션을 저장하는 방식에서 서버 여러 대를 사용하여 요청을 분산하였다면 어떤 유저가 로그인했을 때 그 유저는 처음 로그인한 서버에만 요청을 내보내도록 설정해야한다. 하지만 토큰을 사용하면 토큰 값만 알고 있다면 어떤 서버로 요청이 들어가던 상관이 없다. 세션 스토리지가 필요없어지게 된다.

 

▶ 보안성 쿠키를 전달하지 않아도 되므로 쿠키의 취약점이 모두 사라진다.

 

 

[ 단점 ] 

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

 

▶ 토큰 길이 : 토큰의 Payload에 3종류의 Claim을 저장하기 때문에, 정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있다.

 

▶ Payload 인코딩 : Payload 자체는 암호화 된 것이 아니라, BASE64Url로 인코딩 된 것이다. 중간에 Payload를 탈취하여 디코딩하면 데이터를 볼 수 있으므로, JWE로 암호화하거나 Payload에 중요 데이터를 넣지 않아야 한다.

 

▶ 무상태 S(tateless) : 장점이었지만 JWT는 상태를 저장하지 않기 때문에 한 번 만들어지면 제어가 불가능하다. 즉, 토큰을 임의로 삭제하는 것이 불가능하므로 토큰 만료 시간을 꼭 넣어주어야 한다.

 

▶ Store Token : 토큰은 클라이언트 측에서 관리해야 하기 때문에, 토큰을 저장해야한다.

 

 

 

 

※ 참고 ※

https://pronist.dev/143

http://www.opennaru.com/opennaru-blog/jwt-json-web-token/

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

https://mangkyu.tistory.com/56