Cookie vs Session vs JWT 인증

📎 Cookie 인증

🍪 쿠키
웹사이트에서 사용자의 브라우저에 전송하는 작은 텍스트 조각.

쿠키는 key-value 형식의 문자열이다. 각 사용자마다의 브라우저에 정보를 저장하니 고유 정보 식별이 가능하다.

📌 Cookie 인증 방식

1. 브라우저 (클라이언트)가 서버에 요청을 보낸다.
2. 서버는 클라이언트의 요청에 대한 응답을 작성할 때, 클라이언트 측에 저장하고 싶은 정보를 응답 헤더의 Set-Cookie에 담는다.
3. 이후 해당 클라이언트는 요청을 보낼 때마다, 매번 저장된 쿠키를 요청 헤더의 Cookie에 담아 보낸다.

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

📌 단점

• 가장 큰 단점은 보안에 취약하다는 점이다. 요청 시 쿠키의 값을 그대로 보내기 때문에 유출 및 조작 당할 위험이 존재한다.
  
• 쿠키에는 용량 제한(4KB)이 있어 많은 정보를 담을 수 없다.
• 웹 브라우저마다 쿠키에 대한 지원 형태가 다르기 때문에 브라우저간 공유가 불가능하다.
• 쿠키의 사이즈가 커질수록 네트워크에 부하가 심해진다.

📎 Session 인증

세션은 비밀번호 등 클라이언트의 민감한 정보를 브라우저가 아닌 서버 측에 저장하고 관리한다. 서버의 메모리에 저장하기도 하고, 서버의 로컬 파일이나 데이터베이스에 저장하기도 한다.

📌 세션 인증 방식

1. 유저가 웹사이트에서 로그인하면 세션이 서버 메모리 (혹은 데이터베이스) 상에 저장된다.

   이때, 세션은 Session id를 기준으로 정보를 저장한다.

2. 서버에서 브라우저의 쿠키에 session id를 저장한다.

3. 브라우저는 해당 사이트의 모든 요청에 session id를 쿠키에 담아 전송한다.

4. 서버는 클라이언트가 보낸 session id와 서버 메모리로 관리하고 있는 session id를 비교하여 인증을 수행한다.

📌 단점

• 쿠키를 포함한 요청이 외부에 노출되더라도 session id 자체는 유의미한 개인정보를 담고 있지 않는다. 하지만, 해커가 session id 자체를 탈취하여 클라이언트인척 위장할 수 있다는 한계가 존재한다. (이는 서버에서 IP 특정을 통해 해결할 수 있긴 하다)
  
• 서버에서 세션 저장소를 사용하므로 요청이 많아지면 서버에 부하가 심해진다.

📎 Token 인증

토큰 기반 인증 시스템은 클라이언트가 서버에 접속을 하면 서버에서 해당 클라이언트에게 인증되었다는 의미로 ‘토큰’을 부여한다. 이 토큰은 유일하며 토큰을 이용하여 인증 과정을 처리한다.

✓ 세션 기반 인증

• 서버의 DB에 세션 정보를 가지고 있고, 이를 조회하는 과정이 필요하기 때문에 많은 오버헤드가 발생한다.
• 서버에서 클라이언트 상태를 유지하는 stateful
• 사용자가 증가하며 성능 문제를 일으킬 수 있으며, 확장이 어렵다.

✓ 토큰 기반 인증

• 클라이언트에 토큰이 저장되기 때문에 서버의 부담을 덜 수 있다.
• 토큰 자체에 데이터가 들어있기 때문에 서버는 받아서 위조되었는지 판별만 하면 된다.
• 서버에서 클라이언트 상태를 유지하지 않는 stateless

토큰은 앱과 서버가 통신 및 인증할 때 많이 사용된다. (앱에는 쿠키와 세션이 없다.)

📌 Token 인증 방식

1. 사용자가 아이디와 비밀번호로 로그인을 한다.

2. 서버측에서 클라이언트에게 토큰을 발급한다.

3. 클라이언트는 토큰을 쿠키나 스토리지에 저장해두고, 서버에 요청할 때마다 토큰은 HTTP 요청 헤더에 담아서 보낸다.

4. 서버는 토큰을 검증하고 요청에 응답한다.

   토큰에는 요청한 사람의 정보가 담겨있어 DB를 조회하지 않고 요청한 사람을 알 수 있다.

📌 단점

• 토큰 자체의 길이가 길어, 인증 요청이 많아질수록 네트워크 부하가 심해질 수 있다.
• Payload 자체는 암호화되지 않기 때문에 유저의 중요한 정보는 담을 수 없다.
• 토큰을 탈취당하여 대처하기 어렵다. (만료 시간을 설정해서 해결한다.)

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JWT (JSON Web Token)

인증에 필요한 정보들을 암호화시킨 JSON 토큰.

Base64 URL-safe Encode를 통해 인코딩하여 직렬화한 것이다. 토큰 내부에는 토큰 위변조 방지를 위해 개인키를 통한 전자서명도 들어있다.

📌 JWT 구조

JWT는 .을 구분자로 나누어지는 세 가지 문자열 (Header, Payload, Signature)의 조합이다.

• Header: 사용한 타입과 해시 알고리즘의 종류를 포함한다.
• Payload: 실제로 사용하는 정보를 담고 있다.
• Signature: Header, Payload 를 Base64 URL-safe Encode 를 한 이후 Header 에 명시된 해시함수를 적용하고, 개인키(Private Key)로 서명한 전자서명이 담겨있다.

📌 JWT 장점

• Header와 Payload를 가지고 Signature를 생성하므로 데이터 위변조를 막을 수 있다.
• 인증 정보에 대한 별도의 저장소가 필요없다.
• JWT는 토큰에 대한 기본 정보와 전달할 정보 및 토큰이 검증되었음을 증명하는 서명 등 필요한 정보를 자체적으로 지니고 있다.
• 클라이언트 인증 정보를 저장하는 세션과 다르게, 서버는 무상태 (stateless)가 되어 서버 확장성이 우수하다.
• 토큰 기반으로 다른 로그인 시스템에 접근 및 권한 공유가 가능하다. (쿠키와 차이)
• OAuth를 이용하여 타 소셜 계정을 이용한 로그인이 가능하다.
• 모바일 어플리케이션 환경에서도 동작한다. (세션은 불가능)

📌 JWT 단점

• self-contained : 토큰 자체에 정보를 담고 있으므로 양날의 검이 될 수 있다.
• 토큰 길이 : 토큰의 payload에 정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있다.
• payload 인코딩: payload를 BASE64로 인코딩하여, 디코딩하면 데이터를 볼 수 있다. → 중요 데이터는 넣으면 안 된다.
• store token : 클라이언트 측에서 토큰을 관리하기 때문에 토큰 자체를 탈취당하면 대처하기 어렵다.

♻️ Refresh Token

JWT는 발급 후 삭제가 불가능하기 때문에, 토큰에 유효시간을 부여하는 식으로 탈취에 대응한다.

하지만, 유효시간을 짧게 하면 유저가 로그인을 자주해야 하며, 길게 하면 보안에 취약해지게 된다.

이를 보완하기 위해 Refresh token을 도입한다.

• Access token : 클라이언트가 갖고있는 실제로 유저의 정보가 담긴 토큰으로, 요청이 오면 서버에서 해당 토큰에 있는 정보를 활용하여 사용자 정보에 맞게 응답을 진행한다.
• Refresh Token : 새로운 (만료된) access token을 발급하기 위해 사용하는 토큰으로, 보통 데이터베이스에 유저 정보와 같이 기록한다.

📌 재발급 과정

1. 로그인 시 access token과 refresh token을 발급한다.

   refresh token은 서버의 DB에 저장하고,
   access token과 refresh token은 브라우저의 쿠키 혹은 웹스토리지에 저장하고 요청 시마다 이 둘을 헤더에 담아서 보낸다.

2. 사용자가 인증이 필요한 API에 접근하면, 토큰을 검사한다.

   • Access, Refresh 모두 만료 → 에러발생 (재로그인 필요)
   • Access 만료, Refresh 유효 → refresh 검증하여 access 재발급

   📌 만료된 access token을 서버에 보내고, 서버는 같이 보낸 refresh token을 DB에 있는 것과 비교하여 일치하면 access token을 재발급한다.

   • Access 유효, Refresh 만료 → access 검증하여 refresh 재발급
   • Access, Refresh 유효 → 정상처리

3. 로그아웃 시 저장소에서 refresh token을 삭제한다.

참고

https://tansfil.tistory.com/58#comment6076580
https://lovefor-you.tistory.com/247

추가 참고
JWT는 어디에 저장해야할까? - localStorage vs cookie
JWT & Spring Security