JSON 웹 토큰(JSON Web Token, JWT)이란?
JSON 웹 토큰(JSON Web Token, JWT)은 말 그대로 JSON 포맷을 이용하여 사용자에 대한 속성을 저장하는 Claim 기반의 Web Token을 의미합니다. JWT는 Token 자체를 정보로 사용하는 Self-Contained 방식으로 정보를 안전하게 전달합니다. 주로 사용자 인증이나 정보 전달에 사용됩니다.
JWT의 구조
JWT는 다음과 같이 세가지 파트로 나뉘며, 각 파트는 점(.)으로 구분하여 다음과 같이 표현됩니다.
순서대로 헤더(Header), 페이로드(Payload), 서명(Signature)으로 구성됩니다.
헤더(Header)
Header는 토큰의 타입과 해시 암호화 알고리즘으로 구성되어 있습니다.
첫 번째 "alg"는 HMAC, SHA256, RSA와 같은 해시 알고리즘을 나타내는 부분입니다.
두 번째 "typ"는 토큰 유형을 나타내는 부분입니다.
페이로드(Payload)
Payload에는 토큰에서 사용할 정보의 조각들인 클레임(Claim)이 담겨져 있습니다. Cliam은 3가지로 나누어지며, JSON(Key/Value) 형태로 정보를 담을 수 있습니다.
등록된 클레임(Registered Claims)
등록된 클레임은 토큰 정보를 표현하기 위해 이미 정해진 종류의 데이터들로, 모두 선택적으로 작성이 가능하며 사용할 것을 권장합니다. 또한 JWT를 간결하게 하기 위해 key는 모두 길이 3의 String입니다. 여기서 subject로는 unique한 값을 사용하는데, 사용자 이메일을 주로 사용합니다.
iss: 토큰 발급자(issuer)
sub: 토큰 제목(subject)
aud: 토큰 대상자(audience)
exp: 토큰 만료 시간(expiration), NumericDate 형식으로 되어 있어야 함 ex) 1480849147370
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
공개 클레임(Public Claims)
공개 클레임은 사용자 정의 클레임으로, 공개용 정보를 위해 사용됩니다. 충돌 방지를 위해 URI 포맷을 이용하며, 예시는 아래와 같습니다.
{ "https://www.seek.com/admin": true }
비공개 클레임(Private Claims)
비공개 클레임은 사용자 정의 클레임으로, 서버와 클라이언트 사이에 임의로 지정한 정보를 저장합니다. 아래의 예시와 같습니다.
{ "token_type": access }
시그니쳐(Signature)
Signature는 Token을 인코딩하거나 유효성을 검증 할 때 사용하는 고유한 암호화 코드입니다. Signature는 위에서 만든 Header와 Payload의 값을 가각 BASE64로 인코딩하고, 그 값을 Secret Key를 이용해 Header에서 정의한 알고리즘으로 해싱을 하고, 이 값을 다시 BASE64로 인코딩하여 생성합니다.
Signature는 Token의 유효성을 검증 할 때 사용한다고 말했는데, 가령 Payload의 name 값을 사용자가 임의로 변경하여 서버에 요청했을 경우 서버는 클라이언트로부터 받은 Signature 값을 해당 사용자의 기존 Signature 값과 비교합니다. 그리고 그 값이 다르면 조작된 데이터라고 판단하게 되는 것입니다.
참고로 여기서 Signature의 비밀 키(Secret Key)값은 오직 서버만 알고있어야하기 때문에 서버에 저장해놓습니다.
이렇게 위에서 언급한 세가지 파트(Header + Payload + Signatrue)를 합치면 아래와 같은 코드가 생성됩니다.
JWT 동작 과정
인증시 사용자가 성공적으로 로그인을 하게 되면, JWT가 반환됩니다. 사용자가 Resurce에 접근하고 싶을 때마다 Authorization Header에서 JWT를 전송해야합니다.
Authorization: Bearer <token>
(1) Browser가 Server에 POST 방식으로 로그인 요청을 합니다.
(2) Server에서 JWT를 생성합니다.
(3) Server에서 생성된 JWT를 Browser에게 반환합니다.
(4) 이후 Browser는 Server에 요청할 때 발급받은 JWT를 함께 보냅니다.
(5) Server에서 JWT에 포함된 Signatrue를 확인하고, JWT에서 사용자 정보를 꺼내 사용합니다.
(6) Browser에게 응답을 보내줍니다.
JWT를 사용하는 이유
(1) JWT는 토큰 기반 인증 방식으로, Session에 사용자 정보를 저장할 필요가 없기 때문에 Session Server가 필요없습니다. 따라서 서버측 부담을 줄일 수 있습니다.
(2) JWT는 마이크로서비스(Microservice)를 위해 만들어졌다고 볼 수 있고, Microservice의 인증(authentication), 인가(authorization)에 사용할 수 있는 서명된 JSON 입니다.
(3) JWT를 사용하면 Session을 통한 방식과 달리 서버측 부하를 낮출 수 있고 능률적인 접근 권한 관리를 할 수 있으며 분산/클라우드 기반 인프라스트럭처에 더 잘 대응할 수 있습니다.
(4) JWT를 사용하면 서버 확장성이 좋습니다.
JWT 단점 및 고려사항
(1) Self-contained: 토큰 자체에 정보를 담고 있으므로 양날의 검이 될 수 있습니다.
(2) 토큰 길이: 토큰의 페이로드(Payload)에 3종류의 클레임을 저장하기 때문에, 정보가 많아질수록 토큰의 길이가 늘어나 네트워크에 부하를 줄 수 있습니다.
(3) Payload 인코딩: 페이로드(Payload) 자체는 암호화 된 것이 아니라, BASE64로 인코딩 된 것입니다. 중간에 Payload를 탈취하여 디코딩하면 데이터를 볼 수 있으므로, JWE로 암호화하거나 Payload에 중요 데이터를 넣으면 안됩니다.
(4) Stateless: JWT는 상태를 저장하지 않기 때문에 한번 만들어지면 제어가 불가능합니다. 즉, 토큰을 임의로 삭제하는 것이 불가능하므로 토큰 만료 시간을 꼭 넣어줘야 합니다.
(5) Store Token: 토큰은 클라이언트 측에서 관리해야 하기 때문에, 토큰을 저장해야 합니다.
