스프링 부트 - 9장_JWT로 로그인/로그아웃 구현하기

JWT로 로그인/로그아웃 구현하기

토큰 기반 인증이란?

사용자 인증 확인 방법에는 서버 기반 인증과 토큰 기반 인증이 있다.

• 세션 기반 인증
  • 스프링 시큐리티에서는 기본적으로 세션 기반 인증을 제공한다.
  • 세션 기반 인증을 사용해 사용자마다 사용자의 정보를 담은 세션을 생성하고 저장해서 인증을 합니다.
  • 이를 세션 기반 인증이라고 한다.
• 토큰 기반 인증
  • 토큰을 사용하는 방법입니다.
  • 토큰은 서버에서 클라이언트를 구분하기 위한 유일한 값인데
  • 서버가 토큰을 생성해서 클라이언트에게 제공하면
    • 클라이언트는 이 토큰을 갖고 있다가 여러 요청을 이 토큰과 함께 신청합니다.
  • 그럼 서버는 토큰만 보고 유효한 사용자인지 검증한다.

토큰을 전달하고 인증 받는 과정

토큰은 요청과 응답에 함께 보냅니다.

다음은 클라이언트와 서버가 토큰을 주고 받으며 통신하는 과정입니다.

1. 클라이언트가 아이디와 비밀번호를 서버에게 전달하면서 인증을 요청하면
2. 서버는 아이디와 비밀번호를 확인해 유효한 사용자인지 검증한다.
3. 유효한 사용자면 토큰을 생성해서 응답합니다.
4. 클라이언트는 서버에서 준 토큰을 저장합니다.
5. 이휴 인증이 필요한 API를 사용할 때 토큰을 함께 보냅니다.
6. 그러면 서버는 토큰이 유효한지 검증합니다.
7. 토큰이 유효하다면 클라이언트가 요청한 내용을 처리합니다.

토큰 기반 인증의 특징

토큰 기반 인증은 무상태성, 확장성, 무결성이라는 특징이 있다.

1. 무상태성 : (사용자 인증이 서비스 클라이언트의 담당)

• 무상태성은 사용자의 인증 정보가 담겨 있는 토큰이 서버가 아닌 클라이언트에 있으므로 서버에 저장할 필요가 없다.
  • 서버가 뭔가 데이터를 유지하고 있으려면 그만큼 자원을 소비해야한다.
  • 그런데 토큰 기반 인증에서는 클라이언트에서 인증 정보가 담긴 토큰을 생성하고 인증한다.
• 클라이언트에서는 사용자의 인증 상태를 유지하면서 이후 요청을 처리해야 하는데 이것을 상태를 관리 한다고 한다.
  • 서버 입장에서는 클라이언트의 인증 정보를 저장하거나 유지하지 않아도 되기 때문에
  • 완전한 무상태(stateless)로 효율적인 검증을 할 수 있습니다.

2. 확장성 : (서버에서 상태 관리을 하지 않는다, 클라이언트의 토큰을 이용한 확장성)

• 무상태성은 확장성에 영향을 줍니다.
  • 서버를 확장할 때 상태 관리를 신경 쓸 필요가 없으니
  • 서버 확장에도 용이하다.
• 예를 들어
  • 결제를 위한 서버와 주문을 위한 서버가 분리되어 있다고 가정해보겠습니다.
  • 세션 인증 기반은 각각 API에서 인증을 해야되는 것과 달리
  • 토큰 기반 인증에서는 토큰을 가지는 주체는 서버가 아니라 클라이언트이기 때문에
  • 가지고 있는 하나의 토큰으로 결제 서버와 주문 서버에게 요청을 보낼수 있다.
  • 추가로 페이스북 로그인, 구글 로그인 같이 토큰 기반 인증을 사용하는 다른 시스템에 접근해
  • 로그인 방식을 확장할 수도 있고
  • 이를 활용해 다른 서비스에 권한을 공유할 수도 있다.

3. 무결성 : (변경불가)

• 토큰 방식은 HMAC (hash-based message authentication ) 기법이라고도 부르는 데
• 토큰을 발급한 이후에는 토큰 정보를 변경하는 행위는 할 수 없습니다.
  • 즉 토큰의 무결성이 보장된다.
• 만약 누군가 토큰을 한 글자라도 변경하면 서버에서는 유효하지 않은 토큰이라고 판단을 하는 것이다.

JWT

JWT를 이용해 인증을 하려면 HTTP 요청 헤더 중에 Authorization 키값에 { Bearer + JWT 토큰값 }을 넣어 보내야 한다.

JWT는 "." 을 기준으로 헤더(header), 내용(payload), 서명(signature)으로 이루어 져있다.

헤더내용서명

aaaaa

bbbbb

ccccc

JWT - 헤더

헤더에는 토큰의 타입과 해싱 알고리즘을 지정하는 정보를 담습니다.

다음의 경우 JWT 토큰, HS256 해싱 알고리즘을 사용한다는 내용입니다.

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

이름설명

typ	토큰의 타입을 지정합니다. JWT라는 문자열이 들어가게 됩니다.
alg	해싱 알고리즘을 지정합니다.

JWT - 내용

• 내용에는 토큰과 관련된 정보를 담습니다. 내용의 한 덩어리를 클레임(claim)이라고 부른다.
• 클레임은 키값의 한 쌍으로 이루어져 있습니다.
• 클레임은 등록된 클레임, 공개 클레임, 비공개 클레임으로 나뉜다.

JWT - 내용의 한 덩어리를 클레임 - 등록된 클레임

이름설명

iss	토큰 발급자(issuer)
sub	토큰 제목(subject)
aud	토큰 대상자(audience)
exp	토큰의 만료 시간(expiration), 시간은 NumericDate 형식으로 하며, 항상 현재 시간 이후로 설정합니다.
nbf	토큰의 활성 날짜와 비슷한 개념으로 nbf는 Not Before를 의미합니다. NumericDate 형식으로 날짜를 지정하며, 이 날짜가 지나기 전까지는 토큰이 처리되지 않습니다. (활성 날짜)
iat	토큰이 발급된 시간으로 iat은 issued at을 의미한다.
jti	JWT의 고유 식별자로서 주로 일회용 토큰에 사용합니다.

JWT - 내용의 한 덩어리를 클레임 - 공개 클래임(public claim)

• 공개 클래임은 공개되어도 상관없는 클레임을 의미한다.
• 보통 클레임 이름을 URL로 짓습니다.

JWT - 내용의 한 덩어리를 클레임 - 비공개 클래임 (private)

• 비공개 클레임(private)은 공개되면 안 되는 클레임을 의미한다.

• 클라이언트와 서버 간의 통신에 사용됩니다.

 {
   "iss": "ajufresh@gmail.com",    //등록된 클레임
   "iat": 1622370878,              //등록된 클레임
   "exp": 1622372678,              //등록된 클레임
   "https://shinsunyoung.com/jwt_claims/is_admin": true, // 공개 클레임
   'email": "ajufresh@gmail.com",  //비공개 클레임
   'hello": "안녕하세요!"             //비공개 클레임
 }

JWT - 서명

• 서명은 해당 토큰이 조작되었거나 변경되지 않았음을 확인하는 용도로 사용하며
• 헤더의 인코딩 값과 내용의 인코딩값을 합친 후에 주어진 비밀키를 사용해 해시값을 생성한다.

토큰 유효기간

• 만약 토큰을 주고받는 환경이 보안에 취약해서 토큰 자체가 노출되면 어떻게 될까요?
• 산 영화 티켓의 정보가 노출되어서 다른 사람이 이 티켓으로 영화를 보려고 한다고 해봅시다.
• 토큰은 이미 발급되면 그 자체로 인증 수단이 되므로 서버는 토큰과 함께 들어온 요청이 토큰을 탈취한 사람의 요청인지 확인할 수 없다.

리프레시 토큰이 있다면?

• 토큰의 유효기간이 하루라면?
  • 토큰의 유효기간이 짧으면 사용자 입장에서는 받은 토큰을 너무 짧은 시간만 활용할 수 있으니 불편합니다.
  • 이러한 불편한 지점을 해결하기 위해 리프레시 토큰이 등장합니다.
• 리프레시 토큰은 액세스 토큰과 별개의 토큰입니다.
  • 사용자를 인증하기 위한 용도가 아닌 액세스 토큰이 만료되었을 때
  • 새로운 액세스 토큰을 발급하기 위해 사용한다.
• 액세스 토큰의 유효 기간은 짧게 설정하고
  • 리프레시 토큰의 유효 기간은 길게 설정하면
  • 공격자가 액세스 토큰을 탈취해도 몇 분 뒤에는 사용할 수 없는 토큰이 되므로 더 안전하다.

첫번째 요청

1. 클라이언트가 서버에게 인증을 요청합니다.
2. 서버는 클라이언트에서 전달한 정보를 바탕으로 인증 정보가 유효한지 확인한 뒤클라이언트는 전달받은 토큰을 저장합니다.
3. 액세스 토큰과 리프레시 토큰을 만들어 클라이언트에게 전달합니다.
4. 서버에서 생성한 리프레시 토큰은 DB에도 저장해둡니다.

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2번재 요청

1. 인증을 필요로 하는 API를 호출할 때 클라이언트에서 저장된 액세스 토큰과 함께 API를 요청합니다.
2. 서버에서 전달받은 액세스 토큰이 유효한지 검사한 뒤에 유효하다면 클라이언트에서 요청한 내용을 처리합니다.

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액세스 토큰이 만료

1. 시간이 지나고 액세스 토큰이 만료된 뒤에 클라이언트에서 원하는 정보를 얻기 위해 서버에게 API 요청을 보냅니다.
2. 서버에서 액세스 토큰이 유효한지 검사합니다.
3. 만료된 토큰이면 유효하지 않기 때문에 토큰이 만료되었다는 에러를 전달합니다.

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리프레시 + 다시요청

1. 클라이언트에서는 이 응답을 받고 저장해둔 리프레시 토큰과 함께 새로운 액세스 토큰을 발급하는 요청을 전송합니다.
2. 서버에서는 전달받은 리프레시 토큰이 유효한지
3. DB에서 리프레시 토큰을 조회한 후 저장해둔 리프레시 토큰과 같은지 확인한다.
4. 만약 유효한 리프레시 토큰이라면 새로운 액세스 토큰을 생성한 뒤 응답합니다.

그 이후에는 클라이언트는 4번과 같이 다시 API를 요청합니다.