인증과 인가, 그리고 JWT에 대하여

인증과 인가, 그리고 JWT에 대하여

• 인증(Authentication) - 사용자의 신원을 검증하는 행위 ( 비밀번호, 일회용 핀, 인증 앱, 생체인식 등)
• 인가(Authorization) - 사용자에게 특정 리소스나 기능에 액세스할 수 있는 권한을 부여하는 프로세스

비교	인증	인가
기능	자격 증명 확인	권한 허가/여부
진행방식	비밀번호, 생체인식, 핀, 앱	보안팀에서 관리하는 설정 사용
사용자가 볼 수 있는가	YES	NO
사용자가 직접 변경할 수 있는가	부분적으로 가능	불가능
데이터 전송	ID 토큰 사용	액세스 토큰 사용

인증 방식 종류

• 인증 방식에는 크게 3가지가 있는데 Cookie / Session / Token 인증이 있습니다. 각각의 장단점을 한 번씩 정리해보겠습니다. Cookie 인증 쿠키는 Key-Value 형식의 문자열로 구성되어 있고 클라이언트가 웹사이트를 방문할 때, 사이트가 사용하고 있는 서버를 통해 클라이언트의 브라우저에 설치되는 기록 정보 파일입니다.

과정

1. 브라우저가 서버에 요청을 보냅니다.
2. 서버는 클라이언트의 요청에 응답할 때, 클라이언트에 저장하고 싶은 정보를 응답 헤더의 Set-Cookie에 담아 보냅니다.
3. 이후 해당 클라이언트는 요청을 보낼 때마다, 저장된 쿠키를 요청 헤더의 Cookie에 담아 보냅니다.

단점

쿠키 방식의 단점은 쿠키값이 그대로 노출되어 있기 때문에 보안에 취약하고 용량 제한이 존재한다는 것입니다. 또한 웹 브라우저마다 형태가 다르므로 공유할 수 없고 사이즈가 커질수록 네트워크 부하가 생기는 것도 문제입니다.

Session 인증

쿠키의 보안 이슈로 세션은 인증 정보를 브라우저가 아닌 서버 측에 저장하고 관리하는 방식입니다. 세션 객체는 키에 해당하는 Session ID와 Value로 구성되어 있고 Value에는 생성 시간, 마지막 접근 시간, 데이터 등이 Map 형태로 저장됩니다.

과정

1. 사용자가 로그인하면 세션이 서버상에 저장됩니다.
2. 서버에서 브라우저에 쿠키에 session id를 저장합니다.
3. 브라우저는 사이트에 대한 모든 요청에 session id를 쿠키에 담아 전송합니다. 서버는 session id를 비교하여 인증을 수행합니다.

단점

세션 방식의 단점은 Session id 자체를 탈취하여 위장을 할 수 있는 가능성이 있고, 서버에 세션 저장소를 사용하기 때문에 요청이 많아지면 서버 부하가 심해지는 단점이 있습니다.

Token 인증

클라이언트가 접속하게 되면 서버에서 인증되었다는 의미의 토큰을 부여합니다. 이 토큰은 고유하며 클라이언트는 서버에 요청할 때마다 토큰을 같이 보냅니다. 서버에서는 해당 토큰으로 인증 과정을 처리합니다. 세션 인증에서는 세션 정보를 서버에 가지고 있어야 하고 조회하는 과정이 필요하므로 오버헤드가 발생하는데 토큰은 클라이언트에 저장되기 때문에 서버의 부담을 줄일 수 있습니다. 토큰은 앱과 서버가 통신 및 인증할 때 가장 많이 사용하는데 앱은 쿠키와 세션이 없기 때문입니다.

과정

1. 사용자가 로그인하면 서버에서 고유한 토큰을 발급합니다.
2. 클라이언트는 전달받은 토큰을 쿠키나 스토리지에 저장하고, 서버에 요청할 때마다 해당 토큰을 HTTP 요청 헤더에 포함해 전달합니다.
3. 서버는 전달받은 토큰을 인증하고 요청에 응답합니다. 토큰에는 요청한 사람의 정보가 담겨있기에 서버는 DB를 조회하지 않고 누가 요청하는지 알 수 있습니다.

단점

토큰 방식의 단점은 쿠키/세션보다 데이터 길이가 길고 요청이 많아지면 네트워크 부하가 많아질 가능성이 있고 payload 자체는 암호화가 안돼서 중요한 정보를 담기에는 무리가 있습니다. 또한, 토큰 자체를 탈취당하면 대처하기 어렵습니다.

JWT (JSON Web Token) 이란

JWT는 인증에 필요한 정보를 암호화한 JSON 토큰입니다. 그리고 토큰 인증 방식과 비슷한 과정을 가집니다. JWT는 JSON 데이터를 Base64 인코딩하여 직렬화한 것으로 내부에는 위변조 방지를 위한 개인 키를 통한 전자서명이 존재하는 데 따라서 서버는 서명을 검증하는 과정을 거치고 검증이 완료되면 요청에 대한 응답을 진행합니다.

JWT 구조

JWT는 ‘ . ‘ 을 구분자로 세 가지 문자열의 조합으로 이루어져 있습니다.

Header(헤더).Payload(내용).Signature(서명)

• 헤더 - JWT에서 사용할 타입, 알고리즘의 종류 기재

• 내용 - 사용자 권한 정보와 데이터

• 서명 - 헤더에 명시된 해시함수를 적용하고, 공개 or 개인 키로 서명한 전자 서명이 있음

//Header
{
	"alg": "HS256", // 서명 암호와 알고리즘 ( ex: HMAC SHA256, RSA)
    "typ": "JWT", // 토큰 유형
}

//Payload
{
	"jit": "1234", 						// Registered Claim
    "exp": "162143000000",				// Registered Claim
    "https://story.pxd.co.kr" : true,	// Public Claim
    "username":"jun"					// Private Claim
}

//signature
HMACSHA256(
	base64UrlEncode(header) + "." +
    base64UrlEncode(payload),
    사용자 키 // 유일한 키 값
)

Registered claims : 미리 정의된 클레임.

• iss(issuer; 발행자)
• exp(expiration time; 만료 시간)
• sub(subject; 제목)
• iat(issued At; 발행 시간)
• jti(JWI ID)
• Private claims : 해당하는 당사자들 간에 정보를 공유하기 위해 만들어진 사용자 지정 클레임. 외부에 공개돼도 상관없지만, 해당 사용자를 특정할 수 있는 정보들을 담고 있습니다. 헤더와 페이로드는 단순히 인코딩된 값이므로 제삼자가 복호화를 통해 데이터를 확인할 수 있지만 서명은 서버에서 관리하는 비밀키가 유출되지 않는 이상 복호화할 수 없으므로 안전하다고 볼 수 있습니다.
• Public claims : 사용자가 정의할 수 있는 클레임 공개용 정보 전달을 위해 사용한다.

과정

1. 로그인 요청을 하면 서버에서 Header, PayLoad, Signature를 정의하고 인코딩 이후 한 번 더 암호화하여 JWT를 만들고 쿠키에 담아 클라이언트에게 보냅니다.
2. 클라이언트는 JWT를 로컬 스토리지 등에 저장하고 API 서버에 요청할 때 헤더에 토큰을 담아 보냅니다.
3. 해당 JWT를 서버에서 일치 여부를 확인하고 인증 여부를 체크합니다. 인증이 성공적으로 완료되면 응답을 보내줍니다.
4. 클라이언트가 서버에 요청했는데 토큰의 기간이 만료된 상태이면 리프레시 토큰을 이용해서 새로운 토큰을 발급합니다.

토큰 인증 신뢰성을 가지는 이유

예를 들어 페이로드를 바꾸었다고 가정하여도 서버는 토큰 안에 들어있는 정보가 중요한 것이 아니고 해당 토큰이 유효한 토큰인지 확인하는 것이 중요하므로 클라이언트한테 받은 JWT의 헤더, 페이로드를 서버의 Key값을 이용해 시그니처 토큰을 다시 만들고 이를 비교해서 일치하면 인증합니다.

		장점	단점
	Cookie & Session	Cookie만 사용하는 방식보다 보안 향상, 서버 쪽에서 Session 통제 가능, 네트워크 부하 낮음	세션 저장소 사용으로 인한 서버 부하
	세션	인증을 위한 별도의 저장소가 필요없음, 별도의 I/O 작업이 없는 빠른 인증 처리, 확장성이 우수함	토큰의 길이가 늘어날수록 네트워크 부하, 특정 토큰을 강제로 만료시키기 어려움

JWT 장점

1. 데이터 위변조를 막을 수 있다.
2. 인증 정보에 대한 별도의 저장소가 필요 없다.
3. JWT는 검증 정보, 데이터 정보 등 모든 정보를 자체적으로 가지고 있다.
4. 다른 로그인 시스템에 접근 및 권한 공유가 가능하다. (ex. 타 브라우저 등)
5. OAuth의 경우 소셜 계정을 이용하여 다른 웹서비스에서도 로그인할 수 있다.
6. 앱 환경에서도 잘 동작한다.

JWT 단점

1. 토큰 자체에 모든 정보를 담고 있으므로 양날의 검이 될 수 있다.
2. 토큰 길이가 길어지면 네트워크에 부하를 줄 수 있다.
3. payload는 인코딩/디코딩만으로 데이터를 볼 수 있으므로 중요데이터를 넣으면 안 된다.
4. 토큰 자체를 탈취당하면 대처가 어렵다.

JWT 인증 과정 자세히

JWT를 활용한 인증 과정은 다음과 같습니다.

1. 사용자가 로그인 요청

• 사용자가 아이디/비밀번호를 입력하여 로그인 요청을 보냅니다.

  POST /login
  {
  "username": "user1",
  "password": "mypassword"
  }
  

  1. 서버에서 인증 정보 확인 및 JWT 발급
• 서버는 데이터베이스(DB)에서 사용자 정보를 조회하여 비밀번호가 맞다면 JWT를 생성하여 반환합니다.

{
"token": "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwiZXhwIjoxNjg1MjM5MDIyLCJyb2xlIjoiYWRtaW4ifQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c"
}

이 JWT는 보통 HTTP 응답 헤더에 포함됩니다. 토큰에는 사용자 ID, 역할(role), 만료 시간(exp) 등이 포함됩니다.

1. 클라이언트가 JWT 저장 후 API 요청
   • 클라이언트(브라우저, 모바일 앱 등)는 받은 JWT를 로컬 스토리지(LocalStorage), 세션 스토리지(SessionStorage), 또는 쿠키에 저장합니다.

• 이후 클라이언트는 API 요청 시 JWT를 HTTP 헤더에 포함하여 보냅니다.

GET /user/profile
Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwiZXhwIjoxNjg1MjM5MDIyLCJyb2xlIjoiYWRtaW4ifQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

1. 서버에서 JWT 검증
   • 서버는 요청을 받을 때 JWT의 유효성을 검증합니다.

서명이 올바른지 검증

• 서버는 JWT의 서명 부분을 비밀 키(Secret Key) 또는 공개 키(Public Key) 를 사용하여 검증합니다. 변조된 JWT는 검증에 실패합니다. 토큰 만료 시간(exp) 확인

• 만료된 토큰이면 거부하고, 사용자에게 새 토큰을 요청하도록 유도합니다. 사용자 권한(role) 확인

• 사용자가 요청한 API에 접근할 권한이 있는지 확인합니다.

1. 서버에서 응답 반환
   • JWT 검증이 성공하면 서버는 해당 요청을 처리하고 응답을 반환합니다.

{
"user_id": "1234567890",
"name": "John Doe",
"role": "admin"
}

JWT 보안 강화 방법

1. HTTPS 사용
   • JWT는 평문(Plain Text)으로 전송되므로, HTTPS로 암호화된 채널을 사용해야 함. 토큰 만료 시간(exp) 설정
2. 너무 긴 만료 시간은 보안 취약점을 유발할 수 있음.
   • 예: Access Token: 1530분, Refresh Token: 730일.
3. Refresh Token 사용
   • Access Token은 짧게, Refresh Token은 길게 설정하여 보안성 강화.
4. 쿠키에 HttpOnly 설정
   • localStorage보다는 HttpOnly 쿠키 사용을 추천 (XSS 공격 방지).
5. Blacklist 사용
   • 로그아웃 시 해당 JWT를 무효화하는 방법.

JWT vs. Session 방식 비교

| 비교 항목 |JWT (토큰 방식)| Session (세션 방식) | |——-|—-|—-| | 상태 관리 |무상태 (Stateless)| 상태 유지 (Stateful) | | 저장 방식 |클라이언트 저장| 서버 저장 | | 서버 확장성 |뛰어남 (Stateless)| 서버 부담 큼 | | 인증 속도 |빠름 (DB 조회 없음)| 상대적으로 느림 | | 보안성 |탈취 시 위험 있음| 상대적으로 안전 | |로그아웃 처리|어렵다 (Blacklist 필요)|세션 무효화 가능|

JWT 검증 과정 알고리즘

JWT의 검증 과정은 사용된 알고리즘에 따라 다릅니다. 일반적으로 HMAC 방식과 RSA/ECDSA 방식 두 가지가 많이 사용됩니다.

1. HMAC (HS256, HS512) 방식 검증 과정

HMAC(Hash-based Message Authentication Code) 방식은 서버에서 발급한 비밀 키(Secret Key) 를 사용하여 JWT의 서명을 생성하고 검증합니다.

1. JWT의 헤더, 페이로드를 추출하여 서명을 제외한 부분을 조합.
2. 서버의 비밀 키(SECRET_KEY) 를 사용하여 다시 서명을 생성.
3. 새로 생성한 서명과 클라이언트가 보낸 JWT의 서명이 일치하면 유효한 토큰.

2. RSA (RS256) 방식 검증 과정

RSA 방식은 비대칭 키 암호화를 사용합니다.

1. 클라이언트가 보낸 JWT의 서명(Signature)을 분리.
2. 공개 키(Public Key)를 사용해 서명을 검증.
3. 유효한 서명이라면 JWT가 위·변조되지 않았음을 보장.

RSA에서 서명 검증이 가능한 이유

RSA 알고리즘은 다음과 같은 성질을 갖습니다.

1. 비밀 키(Private Key)로 암호화(서명)한 데이터는, 공개 키(Public Key)로 복호화(검증)할 수 있다.
2. 공개 키(Public Key)로 암호화한 데이터는, 비밀 키(Private Key)로 복호화할 수 있다.

이 성질 때문에 서버가 비밀 키로 서명하면, 누구든 공개 키로 해당 서명을 검증할 수 있는 것입니다.

RSA를 사용하는 이유

1. 비밀 키를 숨길 수 있음 → 서버만 비밀 키를 가지고 있고, 클라이언트는 공개 키로 검증 가능.
2. 보안성이 높음 → HMAC 방식(HS256)은 서버가 비밀 키를 공유해야 하지만, RSA는 필요 없음.
3. 확장성 있음 → 다중 서버 환경에서도 공개 키를 배포하여 검증할 수 있음.

클라이언트에서 jwt검증을 하는 이유

1. 프론트엔드에서 빠른 유효성 검사
   • 서버에 요청을 보내기 전에 JWT가 기본적으로 유효한지 확인하여 불필요한 요청을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 만료된 토큰이라면 굳이 서버에 요청을 보내지 않고, 즉시 로그인 페이지로 리디렉션할 수 있습니다.
2. 사용자 상태 관리 (Auth Context)
   • JWT의 payload에는 보통 exp(만료 시간), iat(발급 시간), user_id, role 등의 정보가 포함됩니다. 이를 클라이언트에서 디코딩하여 사용자의 역할(Role)이나 권한을 기반으로 UI를 제어할 수 있습니다. 예) role: “admin”이면 관리자 페이지를 보여주고, 일반 유저면 제한된 메뉴만 노출.
3. 서버 요청 최소화
   • 클라이언트에서 토큰의 유효성을 간단히 확인하고, 만료된 경우 즉시 리프레시 토큰을 사용하여 새로운 액세스 토큰을 요청할 수 있습니다. 이를 통해 매번 서버에 검증 요청을 보내는 비용을 줄일 수 있습니다.
4. 빠른 로그아웃 처리
   • 토큰이 만료되었거나 변조된 경우, 클라이언트에서 이를 감지하고 즉시 로그아웃 처리할 수 있습니다. 서버에서 로그아웃 처리를 기다릴 필요 없이 즉각적인 사용자 경험 개선 가능.