JSON Web Token

목차

• JSON Web Token 개요
• JWT의 활용
• JWT의 보안
• JWT의 구현

JSON Web Token 개요

JWT의 정의

JSON Web Token은 웹 애플리케이션에서 클라이언트와 서버 간의 정보를 안전하게 전송하기 위해 사용되는 개방형 표준이다. 이 토큰은 JSON 형식으로 인코딩된 데이터를 포함하며, 주로 인증과 정보 교환에 사용된다. JWT는 세 부분으로 나뉘어 구성되며, 이들은 헤더, 페이로드, 서명으로 알려져 있다. 헤더는 토큰의 타입과 사용된 서명 알고리즘을 나타내고, 페이로드는 클레임이라고 불리는 정보를 포함한다. 마지막으로 서명 부분은 헤더와 페이로드를 기반으로 생성된다. 이 서명은 보안을 강화하고 토큰의 무결성을 확인하는 데 도움을 준다. JWT는 웹 애플리케이션에서 상태 비저장(stateless) 방식으로 작동하며, 서버가 클라이언트의 상태를 저장할 필요 없이 사용자 인증을 수행할 수 있게 한다. 이는 특히 RESTful API에서 널리 사용되며, 사용자가 로그인할 때 서버에서 JWT를 생성하고, 클라이언트는 이 토큰을 저장하여 이후의 요청에 포함시킨다. 이 과정은 서버가 매번 사용자 정보를 조회하지 않고도 인증을 처리할 수 있게 해준다. JSON Web Token은 다양한 언어와 플랫폼에서 지원되며, 이를 통해 개발자들은 안전하고 효율적인 인증 시스템을 구축할 수 있다.

JWT의 구조

JSON Web Token의 구조는 세 가지 주요 구성 요소로 이루어진다. 이들은 각각 헤더, 페이로드, 서명으로 구분된다. 헤더는 토큰의 타입과 사용된 서명 알고리즘을 정의한다. 일반적으로 헤더는 JSON 객체의 형태로 표현되며, 이 객체는 Base64Url로 인코딩되어 JWT의 첫 번째 부분을 형성한다. 예를 들어, 헤더는 다음과 같이 나타낼 수 있다: { “alg”: “HS256”, “typ”: “JWT” } 이와 같이 정의된 헤더는 알고리즘과 타입 정보를 제공하여 JWT의 사용을 명확히 한다. 페이로드는 JWT의 두 번째 부분으로, 사용자에 대한 정보와 권한을 포함하는 클레임을 담고 있다. 이러한 클레임은 등록된 클레임, 공개 클레임, 비공개 클레임으로 나뉘며, 각각의 용도에 맞게 사용된다. 페이로드도 JSON 형태로 구성되며, Base64Url로 인코딩되어 JWT의 두 번째 부분을 형성한다. 마지막으로 서명 부분은 JWT의 무결성을 보장하는 역할을 한다. 서명은 헤더와 페이로드를 결합한 후, 비밀 키를 사용해 특정 알고리즘으로 생성된다. 이 과정은 JWT의 보안을 크게 향상시킨다. 서명은 토큰이 변조되지 않았음을 확인할 수 있는 방법을 제공하여, 클라이언트와 서버 간의 안전한 데이터 전송을 가능하게 한다. 이와 같은 구조는 JSON Web Token이 인증 및 정보 교환의 표준으로 자리잡는 데 기여하였다.

JWT의 작동 방식

JSON Web Token의 작동 방식은 주로 클라이언트와 서버 간의 통신에서 인증 및 정보 교환을 안전하게 수행하는 데 중점을 둔다. JWT는 세 부분으로 구성되어 있으며, 각각 헤더, 페이로드, 서명으로 이루어진다. 클라이언트가 로그인하거나 특정 작업을 요청할 때 서버는 사용자의 정보를 기반으로 JWT를 생성한다. 이 과정에서 서버는 헤더에 사용될 알고리즘과 토큰의 타입을 설정하고, 페이로드에는 사용자 정보 및 권한이 포함된다. 이후 이 두 부분을 결합하여 비밀 키를 사용해 서명을 생성한다. 이 서명은 토큰이 발급된 후 변조되지 않았음을 보장하는 역할을 한다. JWT는 클라이언트 측에서 저장되며, 이후의 요청 시 헤더에 포함되어 서버로 전송된다. 서버는 수신한 토큰을 검증하여 유효성을 확인하고, 클라이언트의 요청을 처리할 수 있다. 이 과정에서 서버는 서명 검증을 통해 JWT의 무결성을 확인하고, 클라이언트에게 필요한 자원에 대한 접근을 허용한다. JWT의 작동 방식은 이러한 원칙에 따라 클라이언트와 서버 간의 안전한 데이터 전송을 가능하게 하며, 특히 RESTful API 및 모바일 애플리케이션에서 널리 사용되고 있다.

JWT의 활용

인증

JWT는 인증 과정에서 중요한 역할을 한다. 사용자가 웹 애플리케이션에 로그인하게 되면, 서버는 사용자의 자격 증명을 확인한 후 JWT를 생성한다. 이 JWT는 사용자 정보를 안전하게 담고 있으며, 이후의 요청에서 클라이언트가 이 토큰을 사용하여 인증을 받을 수 있다. 클라이언트는 서버에 요청할 때마다 JWT를 HTTP 요청 헤더에 포함시켜 전송한다. 서버는 이 요청을 수신하면, 토큰의 서명을 검증하여 유효성을 확인한다. 만약 서명이 유효하다면, 서버는 해당 사용자의 요청을 처리하게 된다. 이 과정에서 JWT는 사용자의 신원을 확인하고, 인증된 사용자만이 특정 리소스에 접근할 수 있도록 보장하는 역할을 한다. JWT는 특히 RESTful API에서 많이 사용되며, 클라이언트와 서버 간의 상태를 유지하지 않아도 되는 장점이 있다. 이러한 특성 덕분에 JWT는 세션 기반 인증 방식보다 더 유연하고 확장성이 뛰어난 솔루션으로 자리잡았다. 또한, JWT는 다양한 플랫폼에서 지원되므로, 다양한 프로그래밍 언어 및 프레임워크에서 쉽게 구현할 수 있는 특징이 있다. 이로 인해 JWT는 현대 웹 애플리케이션에서 필수적인 인증 방식으로 자리잡고 있다.

정보 교환

JSON Web Token은 정보 교환에 효과적인 방법으로 자리잡고 있다. JWT는 사용자 정보를 안전하게 전송할 수 있는 구조를 제공하며, 다양한 환경에서 유용하게 활용될 수 있다. JWT의 구조는 헤더, 페이로드, 서명으로 구성되어 있어, 각 부분이 특정한 역할을 수행한다. 헤더는 토큰의 타입과 서명 알고리즘을 정의하고, 페이로드는 실제 전송할 정보를 포함한다. 마지막으로 서명은 토큰의 무결성을 보장하는 역할을 한다. 이처럼 구조화된 정보는 클라이언트와 서버 간의 신뢰성을 높여준다. JWT는 특히 API 간의 정보 교환에 적합하다. 서버는 클라이언트로부터 받은 JWT를 검증하여 유효성을 확인하고, 필요한 경우 사용자 정보를 안전하게 제공할 수 있다. 이러한 방식은 데이터 전송 과정에서 발생할 수 있는 위협을 줄여주며, 클라이언트와 서버 간의 통신을 효율적으로 만든다. 또한, JWT의 사용은 다양한 플랫폼과 프로그래밍 언어에서 쉽게 구현할 수 있어, 다수의 시스템 간의 통합을 용이하게 한다. 이러한 특성 덕분에 JSON Web Token은 현대의 웹 애플리케이션에서 정보 교환을 위한 중요한 기술로 자리매김하고 있다.

API 보안

API 보안은 현대 웹 애플리케이션에서 매우 중요하다. JSON Web Token은 이러한 API 보안을 구현하는 데 있어 효과적인 방법으로 자리잡고 있다. JWT는 클라이언트와 서버 간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 가능하게 하며, 사용자 인증 및 권한 부여에 유용하게 활용된다. 사용자 인증 후, 서버는 클라이언트에게 JWT를 발급한다. 이 토큰은 이후 클라이언트가 API에 접근할 때마다 요청 헤더에 포함되어 전송된다. 서버는 수신한 JWT를 검증하여 사용자의 유효성을 확인하고, 요청된 리소스에 대한 접근을 허용한다. 이러한 방식은 무단 접근을 방지하고, API의 보안을 강화하는 데 기여한다. 또한, JWT는 자체적으로 정보를 포함하고 있어 추가적인 데이터베이스 조회 없이도 사용자 정보를 확인할 수 있는 장점이 있다. JSON Web Token의 서명 기능은 토큰의 무결성을 보장하며, 이를 통해 데이터 변조를 방지한다. API 요청 시 유효한 JWT가 제공되지 않으면 서버는 요청을 거부하여 보안을 유지한다. 이러한 특성 덕분에 JWT는 다양한 웹 서비스에서 API 보안을 위한 표준 솔루션으로 채택되고 있다. JWT를 활용한 API 보안은 특히 마이크로서비스 아키텍처에서 효과적으로 작동하며, 각 서비스 간의 안전한 통신을 보장한다.

JWT의 보안

서명 알고리즘

JSON Web Token의 보안은 여러 요소에 의존하며, 그 중 하나가 서명 알고리즘이다. 서명 알고리즘은 JWT의 무결성을 보장하고, 토큰이 발급된 후 변조되지 않았음을 확인하는 역할을 한다. JWT는 두 가지 주요 서명 알고리즘을 지원한다. 첫 번째는 대칭 키를 사용하는 HMAC 알고리즘으로, HMAC 알고리즘은 동일한 비밀 키를 사용하여 서명과 검증을 수행한다. 이 방식은 구현이 간단하지만, 비밀 키가 유출될 경우 보안이 위협받을 수 있다. 두 번째는 비대칭 키를 사용하는 RSA 또는 ECDSA 알고리즘이다. 이 경우 공개 키와 개인 키 쌍을 사용하여 서명과 검증이 이루어진다. 비대칭 키 방식은 비밀 키를 보호할 수 있는 장점이 있지만, 상대적으로 처리 속도가 느릴 수 있다. 선택한 서명 알고리즘에 따라 JWT의 보안 수준이 달라질 수 있으며, 따라서 적절한 알고리즘을 선택하는 것이 중요하다. 서명 알고리즘은 JWT 헤더에 명시되어 있으며, 클라이언트와 서버 간의 신뢰를 구축하는 데 필수적이다. JWT의 서명 기능이 없거나 취약할 경우, 공격자는 토큰을 변조하여 사용자 정보를 조작하거나 인증을 우회할 수 있다. 따라서 강력한 서명 알고리즘을 사용하는 것이 JWT의 보안을 강화하는 중요한 요소이다.

토큰 만료 및 갱신

JSON Web Token의 보안 측면에서 토큰 만료 및 갱신은 매우 중요한 요소이다. JWT는 만료 시간이 설정되어 있으며, 이 만료 시간은 사용자가 인증된 상태를 유지하는 데 도움을 준다. 만료 시간이 지나면 해당 토큰은 더 이상 유효하지 않으며, 사용자는 다시 인증을 받아야 한다. 이 과정을 통해 보안을 강화할 수 있다. JWT의 exp 클레임을 사용하여 만료 시간을 설정할 수 있으며, 이 값은 UNIX 타임스탬프 형식으로 지정된다. 예를 들어, JWT의 헤더에 다음과 같이 만료 시간을 추가할 수 있다: {“exp”: 1672531199}. 이를 통해 토큰이 언제 만료되는지를 명확하게 알 수 있다. 토큰 갱신은 만료된 토큰을 대체하여 사용자가 계속해서 인증된 상태를 유지할 수 있도록 하는 과정이다. 보통 이 과정은 리프레시 토큰을 사용하여 이루어진다. 리프레시 토큰은 일반적으로 더 긴 만료 시간을 가지며, 사용자가 재로그인하지 않고도 새로운 JWT를 발급받을 수 있도록 한다. 이를 통해 사용자는 편리함을 느낄 수 있으나, 리프레시 토큰도 보안적으로 안전하게 관리되어야 한다. 예를 들어, 리프레시 토큰은 안전한 저장소에 보관하고, 서버에서만 유효성을 검증해야 하며, 만약 리프레시 토큰이 유출될 경우에는 해당 토큰을 즉시 무효화하는 절차가 필요하다. 따라서 토큰 만료 및 갱신은 JWT의 보안성을 높이는 중요한 메커니즘으로 작용하며, 이를 적절히 설계하고 구현하는 것이 필수적이다.

토큰 저장 방법

JWT의 보안 섹션에서 토큰 저장 방법은 JWT의 보안성을 유지하는 데 중요한 요소로 작용한다. JWT는 클라이언트와 서버 간에 정보를 안전하게 교환하기 위해 사용되며, 이 과정에서 토큰의 저장 방식이 보안에 미치는 영향은 크다. 토큰은 일반적으로 브라우저의 로컬 스토리지 또는 세션 스토리지에 저장될 수 있다. 그러나 이러한 저장소는 XSS(크로스 사이트 스크립팅) 공격에 취약할 수 있으므로, 민감한 정보를 저장하는 데에는 주의가 필요하다. 따라서, HTTPOnly 쿠키를 사용하는 것이 더 안전한 방법으로 여겨진다. HTTPOnly 쿠키는 클라이언트 측의 스크립트에서 접근할 수 없기 때문에 XSS 공격으로부터 보호할 수 있다. 또한, 쿠키에 Secure 플래그를 설정하면 HTTPS 연결에서만 전송되도록 할 수 있어 보안성을 더욱 높일 수 있다. 이 외에도 토큰 저장 시 암호화 기술을 활용하는 것도 중요한 방법이다. 암호화된 토큰은 탈취되더라도 해독하기 어려워 보안성을 향상시킬 수 있다. 따라서, JWT의 저장 방법은 보안적인 측면에서 여러 가지 고려사항을 포함해야 하며, 각 환경에 적합한 방법을 선택하는 것이 중요하다.

JWT의 구현

서버에서의 JWT 생성

서버에서의 JWT 생성은 사용자가 인증을 요청할 때, 서버가 JSON Web Token을 발급하는 과정이다. 이 과정은 일반적으로 다음과 같은 단계로 이루어진다. 먼저 사용자가 로그인 정보를 입력하고 서버에 요청을 보낸다. 서버는 이 정보를 검증한 후, 사용자가 유효한 사용자임을 확인하게 된다. 사용자가 인증되면, 서버는 JWT를 생성하여 클라이언트에게 반환한다. JWT는 세 부분으로 구성되며, 각각 헤더(header), 페이로드(payload), 서명(signature)로 나뉜다. 헤더는 토큰의 유형과 사용할 서명 알고리즘을 지정하고, 페이로드는 사용자에 대한 정보를 포함한다. 마지막으로 서명은 서버 측에서만 알 수 있는 비밀 키를 사용하여 생성된다. 이 비밀 키는 JWT의 무결성을 보장하는 역할을 수행한다. 생성된 JWT는 클라이언트 측에서 저장하여 이후의 요청 시에 서버로 전송된다. 이때 서버는 받은 JWT를 검증하여 사용자의 인증 상태를 확인한다. JWT 생성 시, 보안성을 높이기 위해 비밀 키는 안전한 장소에 저장해야 하며, 주기적으로 변경하는 것이 권장된다. 또한, JWT의 만료 시간을 설정하여 보안을 강화할 수 있다. 이처럼 서버에서의 JWT 생성은 보안과 인증의 핵심 역할을 하며, 현대 웹 애플리케이션에서 널리 사용되고 있다.

클라이언트에서의 JWT 사용

클라이언트에서의 JWT 사용은 현대 웹 애플리케이션에서 매우 중요한 역할을 한다. 클라이언트는 서버로부터 받은 JWT를 저장하고, 이후 요청 시 이 토큰을 포함하여 서버에 전달한다. 이 과정은 주로 HTTP 요청의 헤더에 JWT를 추가하여 이루어진다. 일반적으로 Authorization 헤더를 사용하여 JWT를 전송하는 방법이 널리 사용된다. 예를 들어, 클라이언트에서 API를 호출할 때 다음과 같은 형태로 JWT를 전송할 수 있다:Authorization: Bearer YOUR_JWT_TOKEN이렇게 전송된 JWT는 서버에서 검증되며, 유효한 경우 클라이언트의 요청이 정상적으로 처리된다. 클라이언트 애플리케이션에서는 JWT를 로컬 스토리지(localStorage)나 세션 스토리지(sessionStorage)에 저장하여 관리할 수 있다. 이 방법은 클라이언트가 페이지를 새로고침 하더라도 JWT가 유지되도록 한다. 하지만 보안 문제를 고려하여, 민감한 정보는 저장하지 않는 것이 좋다.클라이언트에서 JWT를 사용하는 또 다른 방법은 쿠키를 통해 저장하는 것이다. 이 경우, JWT를 HTTP 전송 시 자동으로 포함할 수 있어 편리하다. 그러나 이 방식은 CSRF 공격에 취약할 수 있으므로, SameSite 속성을 설정하여 보안을 강화하는 것이 필요하다. JWT의 사용은 클라이언트와 서버 간의 인증 및 권한 부여를 효율적으로 처리하는 데 도움이 된다. 특히, 클라이언트에서 JWT를 활용하는 방식은 사용자 경험을 향상시키고, API의 보안을 강화하는 데 기여한다. 이로 인해 다양한 웹 애플리케이션에서 JWT 기반의 인증 방식을 채택하는 추세이다.

JWT 라이브러리 및 프레임워크

JWT 라이브러리 및 프레임워크는 JSON Web Token을 생성하고 검증하는 데 유용한 도구들이다. 여러 프로그래밍 언어와 프레임워크에서 JWT를 쉽게 사용할 수 있도록 지원하는 라이브러리들이 존재한다. 예를 들어, JavaScript에서는 jsonwebtoken 라이브러리를 사용하여 JWT를 생성하고 검증할 수 있다. 이 라이브러리는 간단한 API를 제공하여 개발자가 손쉽게 토큰을 다룰 수 있도록 돕는다. 다음은 jsonwebtoken 라이브러리를 사용하여 JWT를 생성하는 코드 예제이다: const jwt = require(‘jsonwebtoken’);const token = jwt.sign({ userId: 123 }, ‘secretKey’, { expiresIn: ‘1h’ }); 이 코드는 사용자의 ID를 포함하는 JWT를 생성하며, 비밀 키와 만료 시간을 설정할 수 있다. Python에서는 PyJWT 라이브러리가 널리 사용된다. 이 라이브러리 역시 JWT의 생성과 검증을 쉽게 도와준다. 다음은 PyJWT를 사용하여 JWT를 생성하는 예제 코드이다: import jwttoken = jwt.encode({‘user_id’: 123}, ‘secretKey’, algorithm=’HS256′) 이와 같이 다양한 언어에서 JWT를 쉽게 사용할 수 있는 라이브러리가 존재하며, 개발자는 자신이 사용하는 언어에 맞는 라이브러리를 선택하여 활용할 수 있다. JWT 라이브러리 및 프레임워크는 JWT의 구현을 간소화하고, 인증 및 권한 부여 과정을 효율적으로 처리하도록 돕는다. 따라서, 웹 애플리케이션에서 JWT를 사용하는 경우 이러한 라이브러리를 적극적으로 활용하는 것이 바람직하다.

자주 묻는 질문

참고자료

• Understanding JSON Web Tokens
• Understanding JWT and Its Uses
• Managing JWT token expiration