토큰 기반 인증 시스템
토큰 기반 인증 시스템은 세션을 사용하는 서버 기반 인증 시스템과 달리 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.
그럼 서버에서는 클라이언트로부터 받은 토큰을 서버에서 제공한 토큰과의 일치 여부를 체크한다.
이번 포스팅은 JWT(Json Web Token)의 개념을 알아보고 토큰 기반 인증 시스템의 관점에서 어떤 플로우를 갖는지 알아보도록 한다.
JWT
JWT는 서명된 토큰에 중점을 두는 특징이 있다.
JWT의 구조
JWT는 일반적으로 아래와 같은 구조를 지닌다.
xxxx.yyyy.zzzz.을 기준으로 좌측부터 Header, Payload, Signature를 의미한다.
Header
헤더는 일반적으로 토큰 유형과 사용중인 서명 알고리즘(ex: HMAC SHA256, RSA)의 두 부분으로 구성된다.
{
"alg": "HS256"
"typ": "JWT"
}헤더는 Base64Url로 인코딩되어 xxxx.yyyy.zzzz 중 xxxx 부분을 구성하게 된다.
헤더에서 설정한 "HS256"은 아래에서 다뤄질 Signature가 사용할 알고리즘 방식이다.
Payload
페이로드는 Registered claims, Public claims, Private claims 이렇게 세 가지로 나뉜다.
여기서 claims란 claim의 집합을 의미하는데 claim은 데이터 조각 단위를 의미한다.
Registed claims는 미리 정의된 클레임이다.
iss(issuer; 발행자), exp(expireation time; 만료 시간), sub(subject; 제목), iat(issued At; 발행 시간), jti(JWI ID) 등이 있다.
필수는 아니지만 exp, iat, jti는 꼭 claims에 넣어줘야 좋을 것 같다고 생각한다.
Public claims는 사용자가 정의할 수 있는 클레임 공개용 정보 전달을 위해 사용한다.
Private claims는 해당하는 당사자들 간에 정보를 공유하기 위해 만들어진 사용자 지정 클레임이다.
Private claims에는 외부에 공개되도 상관없지만 해당 유저를 특정할 수 있는 정보들을 담는다.
{
"jti": "1000", // Registered Claim
"exp": "1521430000000", // Registered Claim
"https://kevin.tistory.com": true, // Public Claim
"username": "kevin" // Private Claim
}
Signature
시그니처에서 사용하는 알고리즘은 헤더에서 정의한 알고리즘 방식을 활용한다.
시그니처의 구조는 (헤더 + 페이로드)와 서버가 갖고 있는 유일한 key값을 합친 것을 헤더에서 정의한 알고리즘으로 암호화를 한다.
예를 들어 헤더에서 HMAC SHA256 알고리즘을 사용한다고 지정을 했으면 시그니처는 다음과 같다.
HMACSHA256(
base64UrlEncode(header) + "." +
base64UrlEncode(payload),
secret)마지막에 붙는 secret은 서버가 갖고 있는 key 값이다.
사용자가 로그인을 성공했을 때 JWT를 사용하는 서버에서 일어나는 일
1. Header, PayLoad, Signature를 정의한다.
2. Hedaer, PayLoad, Signature를 각각 Base64로 한 번 더 암호화하여 JWT를 생성하고 이를 쿠키에 담아 클라이언트에게 전달한다.
3. 클라이언트는 서버로부터 받은 JWT를 로컬 스토리지에 저장한다.(다른 곳에 저장할 수도 있음)
4. 서버에 요청할 일이 있을 때 로컬 스토리지에 저장된 토큰 정보를 Header에 담아 보낸다.
5. 서버는 클라이언트로부터 받은 JWT의 시그니처를 다시 생성한다.
서버가 할 일은 클라이언트가 Header에 담아서 보낸 JWT가 서버에서 발행한 토큰인지 일치 여부를 확인하여 일치한다면 인증을 통과시켜주고 아니라면 통과시키지 않으면 된다.
따라서 서버는 토큰 안에 들어있는 정보가 무엇인지 아는게 중요한 것이 아니라 해당 토큰이 유효한 토큰인지 확인하는 것이 중요하기 때문에 클라이언트로부터 받은 JWT의 헤더, 페이로드를 서버의 key값을 이용해 시그니처를 다시 만들고 이를 비교하며 일치했을 경우 인증을 통과시킨다.
6. 인증이 통과되었으므로 페이로드에 들어있는 유저의 정보들을 select해서 클라이언트에 돌려준다.
JWT은 서명이 목적이다.
jwt.io에서 디버거를 사용해서 인코딩된 JWT를 1초만에 복호화할 수 있다.
결국 Header, Payload, Signature는 암호화의 목적이 아니라 서명의 목적이다.
Base64로 암호화를 하기 때문에 복호화가 쉽게 가능하다는 이유에서이다.
JWT의 장점
서버가 100개라고 하자.
클라이언트가 요청할 때마다 로드밸런서에 의해 다른 서버로 요청이 될 것이다.
하지만 JWT를 사용함으로써 서버는 secret key만 알고 있으면 JWT 시그니처만 검증만 해주면 된다.
따라서 1번째 서버에 요청을 하던 100번째 서버에 요청을 하던 상관없이 인증을 처리할 수 있다.
참고 문서
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