[Security] JWT(JSON Web Token)

JWT(JSON Web Token)는 데이터를 안전하고 간결하게 전송하기 위해 고안된 인터넷 표준 인증 방식으로써 토큰 인증 방식에서 가장 범용적으로 사용되며 JSON 포맷의 토큰 정보를 인코딩 후, 인코딩된 토큰 정보를 Secret Key로 서명(Sign)한 메세지를 Web Token으로써 인증 과정에 사용한다.

✅ JWT의 종류

JWT는 보통 다음과 같이 두 가지 종류의 토큰을 사용자의 자격 증명에 이용한다.

1. 액세스 토큰(Access Token)
2. 리프레시 토큰(Refresh Token)

Access Token은 보호된 정보들(사용자의 이메일, 연락처, 사진 등)에 접근할 수 있는 권한 부여에 사용한다.

클라이언트가 처음 인증을 받게 될 때(로그인 시), Access Token과 Refresh Token 두 가지를 다 받지만, 실제로 권한을 얻는 데 사용하는 토큰은 Access Token이다.

Access Token의 유효기간이 만료된다면 Refresh Token을 사용해 새로운 Access Token을 발급받는다. 이때, 사용자는 다시 로그인 인증을 할 필요가 없다.

✅ JWT의 구조

JWT는 위 그림과 같이 .으로 나누어진 세 부분이 존재한다.

1. Header
   Header는 이것이 어떤 종류의 토큰인지, 어떤 알고리즘으로 Sign할지 정의한다.

2. Payload
   Payload에는 서버에서 활용할 수 있는 사용자의 정보가 담겨 있다.
   어떤 정보에 접근 가능한지에 대한 권한을 담을 수도 있고, 사용자의 이름 등 필요한 데이터를 담을 수 있다.
   Payload는 다음으로 설명할 Signature를 통해 유효성이 검증될 정보이긴 하지만, 민감한 정보는 담지 않는 것이 좋다.

3. Signature
   base64로 인코딩된 첫 번째, 그리고 두 번째 부분이 완성되었다면, Signature에서는 원하는 비밀 키(Secret Key)와 Header에서 지정한 알고리즘을 사용하여 Header와 Payload에 대해서 단방향 암호화를 수행한다.
   이렇게 암호화된 메시지는 토큰의 위변조 유무를 검증하는 데 사용된다.

✅ 토큰 기반 인증 절차

1. 클라이언트가 서버에 아이디/비밀번호를 담아 로그인 요청을 보낸다.
2. 아이디/비밀번호가 일치하는 지 확인하고, 클라이언트에게 보낼 암호화 된 토큰을 생성한다.
   • Acceses Token과 Refresh Token을 모두 생성한다.
     • 토큰에 담길 정보(Payload)는 사용자를 식별할 정보, 사용자의 권한 정보 등이 될 수 있다.
     • Refresh Token을 이용해 새로운 Access Token을 생성할 것이므로 두 종류의 토큰이 같은 정보를 담을 필요는 없다.
3. 토큰을 클라이언트에게 전송하면, 클라이언트는 토큰을 저장한다.
   • 저장하는 위치는 Local Storage, Session Storage, Cookie 등이 될 수 있다.
4. 클라이언트가 HTTP Header(Authorization Header) 또는 쿠키에 토큰을 담아 request를 전송한다.
   • Bearer authentication을 이용한다.
5. 서버는 토큰을 검증하여 "아 우리가 발급해 준 토큰이 맞네!"라는 판단이 될 경우, 클라이언트의 요청을 처리한 후 응답을 보내준다.

✅ JWT의 장점

1. 상태를 유지하지 않고(Stateless), 확장에 용이한(Scalable) 애플리케이션을 구현하기 용이하다.
   • 서버는 클라이언트에 대한 정보를 저장할 필요 없다. (토큰이 정상적으로 검증되는지만 판단한다.)
   • 클라이언트는 request를 전송할 때마다 토큰을 헤더에 포함시키면 된다.
     • 여러 대의 서버를 이용한 서비스라면 하나의 토큰으로 여러 서버에서 인증이 가능하기 때문에 JWT를 사용하는 것이 효과적이다.
       만약에 세션 방식이라면 모든 서버가 해당 사용자의 세션 정보를 공유하고 있어야 한다.
       
       
2. 클라이언트가 request를 전송할 때마다 자격 증명 정보를 전송할 필요가 없다.
   • HTTP Basic 같은 인증 방식은 request를 전송할 때마다 자격 증명 정보를 포함해야 하지만 JWT의 경우 토큰이 만료되기 전까지는 한 번의 인증만 수행하면 된다.
     
     
3. 인증을 담당하는 시스템을 다른 플랫폼으로 분리하는 것이 용이하다.
   • 사용자의 자격 증명 정보를 직접 관리하지 않고, GitHub, Google 등의 다른 플랫폼의 자격 증명 정보로 인증하는 것이 가능하다.
   • 토큰 생성용 서버를 만들거나, 다른 회사에서 토큰 관련 작업을 맡기는 것 등 다양한 활용이 가능하다.
     
     
4. 권한 부여에 용이하다.
   • 토큰의 Payload(내용물) 안에 해당 사용자의 권한 정보를 포함하는 것이 용이하다.

✅ JWT의 단점

1. Payload는 디코딩이 용이하다.
   - Payload는 basd64로 인코딩되기 때문에 토큰을 탈취하여 Payload를 디코딩하면 토큰 생성 시 저장한 데이터를 확인할 수 있습니다. 따라서 Payload에는 민감한 정보를 포함하지 않아야 한다.
   
   

2. 토큰의 길이가 길어지면 네트워크에 부하를 줄 수 있다.
   - 토큰에 저장하는 정보의 양이 많아질수록 토큰의 길이는 길어진다.
   따라서 request를 전송할 때마다 길이가 긴 토큰을 함께 전송하면 네트워크에 부하를 줄 수 있다.
   
   

3. 토큰은 자동으로 삭제되지 않는다.

   • 즉 한 번 생성된 토큰은 자동으로 삭제되지 않기 때문에 토큰 만료 시간을 반드시 추가해야 한다.
   • 또한 토큰이 탈취된 경우 토큰의 기한이 만료될 때까지 토큰 탈취자가 해당 토큰을 정상적으로 이용할 수 있으므로 만료 시간을 너무 길게 설정하지 않아야 한다.