[CS] JWT (JSON Web Token) / Cookie / Session

1. 인증 방식의 종류

서버가 클라이언트 인증을 확인하는 방식은 대표적으로 쿠키, 세션, 토큰 방식이 있다

 

2. Cookie

Key-Value 형식의 문자열 덩어리라고 보면된다

클라이언트(고객)이 어떠한 웹사이트를 방문할 경우 그 사이트가 사용하고 있는 서버를 통해

클라이언트의 브라우저에 설치되는 작은 기록 정보 파일이다

즉 각 사용자마다의 브라우저에 정보를 저장하니 고유 정보 식별이 가능한 것이다

 

단점으로는

- 보안에 취약하다

- 요청시 쿠키의 값을 그대로 보내기 때문에 유출 및 조작 당할 위험이 존재한다

- 용량 제한이 있어 많은 정보를 담을 수 없다

- 웹 브라우저마다 쿠키 지원 형태가 다르기 때문에 브라우저간 공유가 불가능하다

- 쿠키의 사이즈가 커질수록 네트워크에 부하가 심해진다 

 

2-1 Cookie 인증 방식

1) 브라우저(클라이언트)가 서버에 요청(접속)을 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

 

3. Session

쿠키의 보안 이슈 때문에 세션은 비밀번호 등 클라이언트의 민감한 인증 정보를

브라우저가 아닌 서버측에 저장하고 관리한다

서버의 메모리에 저장하기도 하고 서버의 로컬 파일이나 데이터베이스에 저장하기도 한다

핵심은 민감한 정보는 클라이언트에 보내지 말고 서버에서 모두 관리한다는 것이다

 

세션객체는 Key에 해당하는 Session id와 이에 대응하는 Value로 구성되어 있다

Value에는 세션 생성 시간, 마지막 접근 시간 및 User가 저장한 속성 등 이 Map 형태로 저장된다

 

단점으로는

- 쿠키를 포함한 요청이 외부에 노출되더라도 Session id자체는 유의미한 개인정보를 담고 있지 않는다

그러나 해커가 Session id 자체를 탈취하여 (세션하이재킹) 클라이언트인척 위장할 수 있다

하지만 이 문제는 서버에서 IP특정을 통해 해결 할 수 있다

- 서버에서 Session 저장소를 사용하므로 요청이 많아지면 서버에 부하가 심해진다

 

3-1 Session 인증 방식

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

 

3) 쿠키에 정보가 담겨있기 때문에 브라우저는 해당 사이트에 대한 모든 Request에 Session id를

쿠키에 담아 전송한다

 

4) 서버는 클라이언트가 보낸 Session id와 서버 메모리로 관리하고 있는 Session id를 비교하여

인증을 수행한다

 

4. Token

토큰 기반 인증 시스템은 클라이언트가 서버에 접속을 하면 서버에서 해당 클라이언트에게

인증되었다는 의미로 토큰을 부여한다

이 토큰은 '유일'하며 토큰을 발급받은 클라이언트는 또 다시 서버에 요청을 보낼때 요청 헤더에

토큰을 심어서 보낸다

그때 서버에서는 클라이언트로부터 받은 토큰을 서버에서 제공한 토큰과 일치 여부를 체크하여

인증 과정을 처리하게 된다

 

기존의 세션기반 인증은 서버가 파일이나 데이터베이스에 세션정보를 가지고 있어야 하고

이를 조회하는 과정이 필요해서 오버헤드가 발생했다

그러나 토큰은 세션과 달리 서버가 아닌 클라이언트에 저장되기 때문에 메모리나 스토리지 등을

통해 세션을 관리했던 서버의 부담을 덜 수 있다

토큰 자체에 데이터가 들어있기 때문에 클라이언트에서 받아 위조되었는지 판별만 하면 되기 때문이다

 

토큰은 앱과 서버가 통신 및 인증할때 가장 많이 사용한다

왜냐하면 웹에는 쿠키와 세션이 있지만 앱에는 없기 때문이다

 

단점으로는

- 쿠키 / 세션과는 다르게 토큰 자체의 데이터 길이가 길어 인증 요청이 많아질수록

네트워크 부하가 심해질 수 있다

- payload 자체는 암호화 되지 않기 때문에 유저의 중요한 정보는 담을 수 없다

- 토큰을 탈취당하면 대처하기 어렵다 (그래서 사용 기간 제한을 설정하는 식으로 극복한다)

 

4-1 Token 인증 방식

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 사용하여 HTTP 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

 

5. JWT (JSON Web Token)

인증에 필요한 정보들을 암호화시킨 JSON 토큰을 의미한다

JWT기반 인증은 JWT토큰을 HTTP 헤더에 실어 서버가 클라이언트를 식별하는 방식이다

JWT는 JSON 데이터를 Base64 URL-safe Encode를 통해 인코딩 하여 직렬화 한것이며

토큰 내부에는 위변조 방지를 위해 개인키를 통한 전자서명도 들어있다

따라서 사용자가 JWT를 서버로 전송하면 서버는 서명을 검증하는 과정을 거치게 되며

검증이 완료되면 요청한 응답을 돌려준다

 

여기서 Base64 URL-safe Encode는 일반적인 Base64 Encode에서 URL에 오류없이

사용하도록 +, / 를 각각 -, _로 표현한 것이라고 보면된다

 

장점으로는

- 데이터 위변조를 막을 수 있다

- 별도의 저장소가 필요없다

- 서버는 무상태가 된다

- 확장성이 우수하다

- 다른 로그인 시스템에 접근 및 권한 공유가 가능하다

 

단점으로는

- 쿠키 / 세션과 다르게 토큰의 길이가 길어, 인증 요청이 많아질수록 네트워크 부하가 심해진다

- Payload 자체는 암호화되지 않기 때문에 유저의 중요한 정보는 담을 수 없다

- 토큰을 탈취당하면 대처하기 어렵다

 

5-1 JWT구조

JWT는 . 를 구분자로 나누어지는 세가지 문자열 조합이다

. 를 기준으로 좌측부터 Header, Payload, Signature를 의미한다

 

XXXXXX.YYYYYY.ZZZZZZ

   헤더        내용       서명

 

Header에는 JWT에서 사용할 타입과 해시 알고리즘의 종류가 담겨있고

payload에는 서버에서 첨부한 사용자 권한 정보와 데이터가 담겨있고

Signature에는 Header, payload를 Base64 URL-safe Encode 처리 해서

Header에 명시된 해시함수를 적용하고 개인키로 서명한 저자서명이 담겨있다

 

전자서명에는 비대칭 암호화 알고리즘을 사용하므로

암호화를 위한 키와 복호화를 위한 키가 다르다

암호화(전자서명)에는 개인키

복호화(검증)에는 공개키

 

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

alg : 서명 암호화 알고리즘 ex) HMAC, SHA256, RSA

typ : 토큰 유형

 

Payload = { "sub" : "1234567890", "name" : "penguin", "iat" : 15151515 }

사용자의 정보가 담겨있다고 보면된다

 

Payload는 정해진 데이터 타입은 없지만 대표적으로

Registered claims, public claims, private claims 이렇게 세가지가 있다

 

Registered claims 는 미리 정의된 클레임이다

- iss (issuer : 발행자)

- exp (expireation time : 만료 시간)

- sub (subject : 제목)

- iat (issuedAt : 발행 시간)

- jti (JWI ID)

 

public claims : 사용자가 정의할 수 있는 클레임 공개용 정보 전달을 위해 사용한다

 

private claims : 해당하는 당사자들 간에 정보를 공유하기 위해 만들어진 사용자 지정 클레임이다

외부에 공개되도 상관없지만 해당 유저를 특정할 수 있는 정보들을 담는다

 

5-2 JWT 인증 방식

1) 사용자가 ID, PW를 입력하여 서버에 로그인 인증을 요청한다

 

2) 서버에서 클라이언트로부터 인증 요청을 받으면 Header, Payload, Signature를 정의한다

Header, Payload, Signature를 각각 Base64로 한 번 더 암호화하여 JWT를 생성하고

이를 쿠키에 담아 클라이언트에게 발급한다

 

3) 클라이언트는 서버로부터 받은 JWT를 로컬 스토리지에 저장한다 (쿠키나 다른 곳에 저장할 수도 있음)

API를 서버에 요청할대 인증 헤더에 접근 토큰을 담아서 보낸다

 

4) 서버가 할 일은 클라이언트가 헤더에 담아서 보낸 JWT가 내 서버에서 발생한 토큰인지

일치 여부를 확인하여 일치한다면 인증을 통과시켜주고 아니라면 통과시키지 않으면 된다

인증이 통과했다면 Payload에 들어있는 유저의 정보들을 select해서 클라이언트에 돌려준다

 

5) 클라이언트가 서버에 요청을 했는데 만일 엑세스 토큰의 시간이 만료되면

클라이언트는 리프래시 토큰을 이용해서 서버로부터 새로운 액세스 토큰을 발급받는다