면접 예상 질문 - 쿠키 인증 및 세션 인증, JWT, CORS

김명주·2023년 6월 5일
0

쿠키 인증

쿠키는 key-value 형식의 덩어리이다.
클라이언트가 어떠한 웹사이트를 방문할 경우, 그 사이트가 사용하고 있는 서버를 통해 클라이언트의 브라우저에 설치되는 작은 기록 정보 파일이다. 각 사용자마다의 브라우저에 정보를 저장하니 고유 정보 식별이 가능한 것이다.
expires(유효 일자)나 max-age(만료 기간) 옵션이 지정되어있지 않으면, 브라우저가 닫힐 때 쿠키도 함께 삭제된다. 이런 쿠키를 "세션 쿠키(session cookie)"라고 부른다.

세션에 비해 속도가 빠르고 클라이언트의 리소스를 사용하기 때문에 서버에 부담을 주지 않는다는 장점이 있지만, 보안에 취약하다는 문제가 있다.

인증 방식은 다음과 같다.

1. 브라우저(클라이언트)가 서버에 요청을 보낸다(접속).

2. 서버는 클라이언트의 요청에 대한 응답을 작성할 때, 클라이언트 측에 저장하고 싶은 정보를 응답 헤더의 Set-Cookie에 담는다. 이후 해당 클라이언트는 매번 저장된 쿠키를 요총 헤더의 Cookie에 담아 보낸다.

3. 서버는 쿠키에 담긴 정보를 바탕으로 해당 요청의 클라이언트가 누군지 식별하거나 정보를 바탕으로 추천 광고를 띄우거나 한다.

단점으로는

  • 보안에 취약하다 -> 요청 시 쿠키의 값을 그대로 보내기 때문에 유출 및 조작당할 위험이 존재.
  • 쿠키에는 용량 제한이 있어 많은 정보를 담을 수 없다.(4KB의 제한)
  • 웹 브라우저마다 쿠키에 대한 지원 형태가 다르기 때문에 브라우저간 공유가 불가능.
  • 쿠키의 사이즈가 커질수록 네트워크에 부하가 심해진다.

세션 인증

세션 객체는 Key 에 해당하는 Session ID와 이에 대응하는 Value로 구성되어 있다.
Value에는 세션 생성 시간, 마지막 접근 시간 및 User가 저장한 속성 등이 Map 형태로 저장된다.

쿠키 인증 방식에 비해 서버에 저장하기 때문에 매우 관리가 편하고 효율적이고, 신뢰할 수 있는 유저인지 서버에서 추가로 확인이 가능하다는 장점이 있지만 서버에서 클라이언트의 상태를 모두 유지하고 있어야 하므로, 클라이언트 수가 많으면 메모리나 DB에 부하가 심하다.

인증 방식은 다음과 같다.

1. 유저가 웹사이트에서 로그인하면 세션이 서버 메모리(혹은 데이터베이스) 상에 저장된다.
이때, 세션을 식별하기 위한 Session Id를 기준으로 정보를 저장한다.

2. 서버에서 브라우저에 쿠키에다가 Session Id를 저장한다.
쿠키에 정보가 담겨있기 때문에 브라우저는 해당 사이트에 대한 모든 Request에 Session Id를 쿠키에 담아 전송한다.

3.서버는 클라이언트가 보낸 Session Id 와 서버 메모리로 관리하고 있는 Session Id를 비교하여 인증을 수행한다.

단점으로는

  • 쿠키를 포함한 요청이 외부에 노출되더라도 세션 ID 자체는 유의미한 개인정보를 담고 있지 않는다.
    그러나 해커가 세션 ID 자체를 탈취하여 클라이언트인척 위장할 수 있다는 한계가 존재
  • 서버에서 세션 저장소를 사용하므로 요청이 많아지면 서버에 부하가 심해진다.
  • 멀티 디바이스 환경(모바일, 공동 사용 등)에서 로그인 시 중복 로그인 처리가 되지 않는 등의 신경 써야 할 부분들이 발생한다.
  • 사용자가 많아지는 경우 로드 밸런싱을 사용한 서버 확장을 이용해야 하는데 이 때 세션의 관리가 어려워진다.

토큰 인증과 JWT

토큰 기반 인증 시스템은 클라이언트가 서버에 접속을 하면 서버에서 해당 클라이언트에게 인증되었다는 의미로 '토큰'을 부여한다. 이 토큰은 유일하며 토큰을 발급받은 클라이언트는 또 다시 서버에 요청을 보낼 때 요청 헤더에 토큰을 심어서 보낸다. 그러면 서버에서는 클라이언트로부터 받은 토큰을 서버에서 제공한 토큰과의 일치 여부를 체크하여 인증 과정을 처리하게 된다.

토큰은 세션과 달리 서버가 아닌 클라이언트에 저장되기 때문에 서버의 부담을 덜 수 있다. 토큰 자체에 데이터가 들어있기 때문에 클라이언트에서 받아 위조되었는지 판별만 하면 되기 때문.
멀티 디바이스 환경에 대한 부담이 없고 클라이언트에 토큰이 저장되어 있기 때문에 서버의 메모리에 부담이 되지 않는다는 장점이 있지만, 암호화가 풀릴 가능성이 있고 payload 자체는 암호화 되지 않기 때문에 유저의 중요한 정보는 담을수 없다는 단점이 있다.

인증 방식은 다음과 같다. 

1. 사용자가 아이디와 비밀번호로 로그인을 한다.
2. 서버 측에서 사용자(클라이언트)에게 유일한 토큰을 발급한다.
3. 클라이언트는 서버 측에서 전달받은 토큰을 쿠키나 스토리지에 저장해 두고, 서버에 요청을 할 때마다 해당 토큰을 서HTTP 요청 헤더에 포함시켜 전달한다.
4. 서버는 전달받은 토큰을 검증하고 요청에 응답한다. 토큰에는 요청한 사람의 정보가 담겨있기에 서버는 DB를 조회하지 않고 누가 요청하는지 알 수 있다.

서버기반 vs 토큰기반

  1. 서버(세션)기반 인증 시스템
    서버의 세션을 사용해 사용자 인증을 하는 방법으로 서버측(서버 램 or 데이터베이스)에서 사용자의 인증정보를 관리하는 것을 의미한다.
    그러다 보니, 클라이언트로부터 요청을 받으면 클라이언트의 상태를 계속에서 유지해놓고 사용한다.(Stateful)
    이는 사용자가 증가함에 따라 성능의 문제를 일으킬 수 있으며 확장성이 어렵다는 단점을 지닌다.

  2. 토큰 기반 인증 시스템
    이러한 단점을 극복하기 위해서 "토큰 기반 인증 시스템"이 나타났다.
    인증받은 사용자에게 토큰을 발급하고, 로그인이 필요한 작업일 경우 헤더에 토큰을 함께 보내 인증받은 사용자인지 확인한다.
    이는 서버 기반 인증 시스템과 달리 상태를 유지하지 않으므로 Stateless 한 특징을 가지고 있다.
    하지만 토큰 자체에 정보를 담고 있어서, 정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있고 stateless 특징을 가지기 때문에, 토큰은 클라이언트 측에서 관리하기 때문에 한번 탈취당하면 대처하기 어렵다는 단점이 있다.

JWT

인증에 필요한 정보들을 암호화시킨 JSON 토큰을 의미한다. JWT 기반 인증은 JWT 토큰을 HTTP 헤더에 실어 서버가 클라이언트를 식별하는 방식이다.
JWT는 JSON 데이터를 Base64 URL-safe Encode를 통해 인코딩하여 직렬화한 것이며 토큰 내부에는 위변조 방지를 위해 개인키를 통한 전자서명도 들어있다.

구조

JWT는 .을 구분자로 나누어지는 세가지 문자열의 조합이다.
Header, Payload, Signature을 의미한다.

  1. Header
    Header에는 JWT에서 사용할 타입과 해시 알고리즘의 종류가 담겨있다.
{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}
  1. Payload
    토큰에서 사용할 정보들의 조각인 Claim이 담겨있다.(실제 JWT를 통해서 알 수 있는 데이터)
    즉 서버와 클라이언트가 주고받는 시스템에서 실제로 사용될 정보에 대한 내용을 담고 있는 섹션이다.
{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}
  1. Signature
    시그니처에서 사용하는 알고리즘은 헤더에서 정의한 알고리즘 방식(alg)을 활용한다.
    시그니처의 구조는 (헤더 + 페이로드)와 서버가 갖고 있는 유일한 key 값을 합친 것을 헤더에서 정의한 알고리즘으로 암호화를 한다.
    부호화시킨 header와 payload를 가지고 발급해준 서버가 지정한 secret key로 암호화 시켜 토큰을 변조하기 어렵게 한다.
    만약 Signature에 사용된 secret key가 노출되면 토큰 변조의 가능성이 있다.

CORS

교차 출처 리소스 공유(Cross-Origin Resource Sharing, CORS)는 추가 HTTP 헤더를 사용하여, 한 출처에서 실행 중인 웹 애플리케이션이 다른 출처의 선택한 자원에 접근할 수 있는 권한을 부여하도록 브라우저에 알려주는 체제이다. -MDN
그런데 이런 정책이 왜 존재할까? 만약 다른 출처의 어플리케이션이 서로 통신하는 것에 대해 아무런 제약도 존재하지 않는다면 악의를 가진 사용자가 소스 코드를 보고 CSRF(Cross-Site Request Forgery)나 XSS(Cross-Site Scripting)와 같은 방법을 사용하여 정보를 탈취할 수 있다.

CORS는 다른 출처의 리소스가 필요한 경우, SOP를 우회하기 위한 여러가지 방법 중 가장 권장되는 방법이다.

SOP?
SOP란 같은 출처에서만 리소스를 공유할 수 있다는 규칙이다. 브라우저에서 다른 서버에서 요청할 경우에 해당되고, 브라우저를 거치지 않고 서버 간 통신을 할 때는 이 정책이 적용되지 않는다.

동작 방식

  1. 프리플라이트 요청
    Preflight Request는 요청을 예비 요청과 본 요청으로 나눈다. OPTIONS 메서드를 통해 다른 도메인의 리소스에 요청이 가능한지 (실제 요청이 전송하기에 안전한지) 확인 작업을 하고, 요청이 가능하다면 실제 요청을 보낸다. Cross-origin 요청은 유저 데이터에 영향을 줄 수 있기 때문에 Preflight 요청을 한다.

  2. 단순 요청
    Simple Request는 Preflight Request와 다르게 요청을 보내면서 즉시 cross origin인지 확인하는데, 다음 조건을 모두 충족해야한다.

  • 메서드는 GET POST HEAD 중 하나
  • 헤더는 Accept, Accept-Language, Content-Language, Content-Type 만 허용
  • Content-Type 헤더는 다음의 값들만 허용
    - application/x-www-form-urlencoded
    - multipart/form-data
    - text/plain

해결 방법

  1. 서버에서 해결해주기
    서버를 직접 제어할 수 있다면, 서버에서 Access-Control-Allow-Origin 헤더에 클라이언트 출처를 허용하면 된다. 단, 서버를 직접 제어할 수 없는 경우에는 사용할 수 없다.

  2. 프록시 서버 활용
    서버를 직접 제어할 수 없는 상황이라면 프록시 서버를 사용하는 방법이 있다. CORS 정책은 브라우저에서 강제하는 방법이다. 서버에서 브라우저에게 몇몇 조건이 걸린 헤더들을 내려주면 브라우저에서는 SOP를 지키며 작업을 처리하지만 프록시 서버는 그렇지 않다. 서버 간 통신에서는 이 정책이 적용되지 않기 때문이다.
    또한 프록시 서버는 클라이언트에게 응답을 보낼 때 Access-Control-Allow-Origin의 출처로 요청 도메인의 출처를 포함시켜주면 되기 때문에 CORS 문제를 해결 할 수 있다.

withCredentials

Credentials 이란 쿠키, Authorization 인증 헤더, TLS client certificates(증명서)를 내포하는 자격 인증 정보를 말한다.

기본적으로 브라우저가 제공하는 요청 API 들은 별도의 옵션 없이 브라우저의 쿠키와 같은 인증과 관련된 데이터를 함부로 요청 데이터에 담지 않도록 되어있다. 이는 응답을 받을때도 마찬가지이다. 따라서 요청과 응답에 쿠키를 허용하고 싶을 경우, 이를 해결하기 위한 옵션이 바로 withCredentials 옵션이다.

withCredentials 옵션은 단어 그대로, 다른 도메인(Cross Origin)에 요청을 보낼 때 요청에 인증(credential) 정보를 담아서 보낼 지를 결정하는 항목이다. 즉, 쿠키나 인증 헤더 정보를 포함시켜 요청하고 싶다면, 클라이언트에서 API 요청 메소드를 보낼때 withCredentials 옵션을 true로 설정해야한다. 또한 인증된 요청을 정상적으로 수행하기 위해선 클라이언트 뿐만 아니라 서버에서도 Access-Control-Allow-Credentials 헤더를 true로 함으로써 인증 옵션을 설정해주어야 한다.

정리하자면 클라이언트나 서버나 둘다 Credentials 부분을 true로 설정해줘야 한다는 말이다.

표준 CORS요청은 기본적으로 쿠키를 설정하거나 보낼 수 없다.
프론트에서 ajax 또는 axios를 이용하여 요청할 때, withCredentials의 기본값은 false로 설정되어 CORS 요청을 허용하지 않는다. true로 변경하면, CORS 요청을 허용하게되고, 쿠키값을 전달 할 수 있게 된다.
마찬가지로 서버도 응답헤더에 Access-Control-Allow-Credentials를 true로 설정해야 한다.

profile
김명주
개발자를 향해 달리는 사람
이전 포스트

브라우저 저장소

다음 포스트

프로세스와 스레드

0개의 댓글