JSON Web Token

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

JSON Web Token (JWT) — это открытый стандарт (RFC 7519) для создания токенов доступа, основанный на формате JSON. Как правило, используется для передачи данных для аутентификации в клиент-серверных приложениях. Токены создаются сервером, подписываются секретным ключом и передаются клиенту, который в дальнейшем использует данный токен для подтверждения своей личности.

История[править | править код]

В 2011 году была сформирована группа JOSE (JSON Object Signing and Encryption group), целью которой была стандартизация механизма защиты целостности, шифрования, а также формата ключей и алгоритмов идентификации для обеспечения совместимости служб безопасности, использующих формат JSON. К 2013 году в открытом доступе появились неофициальные наброски и примеры использования идей данной группы, которые позже стали стандартами RFC: JWT, JWS, JWE, JWK и JWA.

Официально JWT был стандартизован группой IETF в мае 2015 года.[1]

Структура[править | править код]

Токен JWT состоит из трех частей: заголовка (header), полезной нагрузки (payload) и подписи или данных шифрования. Первые два элемента — это JSON объекты определенной структуры. Третий элемент вычисляется на основании первых и зависит от выбранного алгоритма (в случае использования неподписанного JWT может быть опущен). Токены могут быть перекодированы в компактное представление (JWS/JWE Compact Serialization): к заголовку и полезной нагрузке применяется алгоритм кодирования Base64-URL, после чего добавляется подпись и все три элемента разделяются точками («.»).

К примеру, для заголовка и полезной нагрузки, которые выглядят следующим образом:

{
  "alg": "HS512",
  "typ": "JWT"
}
{
  "sub": "12345",
  "name": "John Gold",
  "admin": true
}

Получим следующее компактное представление (переводы строки добавлены для наглядности):

eyJhbGciOiJIUzUxMiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.
eyJzdWIiOiIxMjM0NSIsIm5hbWUiOiJKb2huIEdvbGQiLCJhZG1pbiI6dHJ1ZX0K.
LIHjWCBORSWMEibq-tnT8ue_deUqZx1K0XxCOXZRrBI

Заголовок[править | править код]

В заголовке указывается необходимая информация для описания самого токена.

Обязательный ключ здесь только один:

  • alg: алгоритм, используемый для подписи/шифрования (в случае неподписанного JWT используется значение «none»).

Необязательные ключи:

  • typ: тип токена (type). Используется в случае, когда токены смешиваются с другими объектами, имеющими JOSE заголовки. Должно иметь значение «JWT».
  • cty: тип содержимого (content type). Если в токене помимо зарегистрированных служебных ключей есть пользовательские, то данный ключ не должен присутствовать. В противном случае должно иметь значение «JWT»[2]

Полезная нагрузка[править | править код]

В данной секции указывается пользовательская информация (например, имя пользователя и уровень его доступа), а также могут быть использованы некоторые служебные ключи. Все они являются необязательными:

  • iss: чувствительная к регистру строка или URI, которая является уникальным идентификатором стороны, генерирующей токен (issuer).
  • sub: чувствительная к регистру строка или URI, которая является уникальным идентификатором стороны, о которой содержится информация в данном токене (subject). Значения с этим ключом должны быть уникальны в контексте стороны, генерирующей JWT.
  • aud: массив чувствительных к регистру строк или URI, являющийся списком получателей данного токена. Когда принимающая сторона получает JWT с данным ключом, она должна проверить наличие себя в получателях — иначе проигнорировать токен (audience).
  • exp: время в формате Unix Time, определяющее момент, когда токен станет невалидным (expiration).
  • nbf: в противоположность ключу exp, это время в формате Unix Time, определяющее момент, когда токен станет валидным (not before).
  • jti: строка, определяющая уникальный идентификатор данного токена (JWT ID).[3]
  • iat: время в формате Unix Time, определяющее момент, когда токен был создан. iat и nbf могут не совпадать, например, если токен был создан раньше, чем время, когда он должен стать валидным.

Использование в клиент-серверных приложениях[править | править код]

Access и refresh токены[править | править код]

  • Access-токен — это токен, который предоставляет доступ его владельцу к защищенным ресурсам сервера. Обычно он имеет короткий срок жизни и может нести в себе дополнительную информацию, такую как IP-адрес стороны, запрашивающей данный токен.
  • Refresh-токен — это токен, позволяющий клиентам запрашивать новые access-токены по истечении их времени жизни. Данные токены обычно выдаются на длительный срок.

Схема работы[править | править код]

Как правило, при использовании JSON-токенов в клиент-серверных приложениях реализована следующая схема:

  1. Клиент проходит аутентификацию в приложении (к примеру, с использованием логина и пароля)
  2. В случае успешной аутентификации сервер отправляет клиенту access- и refresh-токены.
  3. При дальнейшем обращении к серверу клиент использует access-токен. Сервер проверяет токен на валидность и предоставляет клиенту доступ к ресурсам
  4. В случае, если access-токен становится невалидным, клиент отправляет refresh-токен, в ответ на который сервер предоставляет два обновленных токена.
  5. В случае, если refresh-токен становится невалидным, клиент опять должен пройти процесс аутентификации (п. 1).[4]

Преимущества[править | править код]

JWT имеет ряд преимуществ по сравнению с подходом хранения выданных сессий на сервере и в куки на стороне клиента:

  • При использовании JWT - не требуется хранение дополнительных данных о выданных сессиях: все, что должен сделать сервер — это проверить подпись.
  • Сервер может не заниматься созданием токенов, а предоставить это внешним сервисам.
  • В JSON-токенах можно хранить дополнительную полезную информацию о пользователях. Как следствие — более высокая производительность. В случае c куки иногда необходимо осуществлять запросы для получения дополнительной информации. При использовании JWT эта информация может быть передана в самом токене.[5]
  • JWT делает возможным предоставление одновременного доступа к различным доменам и сервисам.[6][7]

Возможные атаки[править | править код]

Удаление подписи[править | править код]

JSON-токен состоит из трех частей, которые кодируются независимо друг от друга. Таким образом, становится возможным удалить подпись из токена и изменить заголовок, сделав JWT неподписанным. Если на сервере не стоит проверка на наличие подписи у токена, то злоумышленник может указывать собственные значения в полезной нагрузке. Проблема решается простым отбрасыванием неподписанных объектов.[8]

CSRF[править | править код]

Одним из методов борьбы с CSRF является добавление специальных заголовков с зашифрованной информацией, подтверждающей отправку запроса с доверенного сервера. Таким образом, если JWT используется не в качестве куки, CSRF-атака становится невозможной.[9]

XSS[править | править код]

JSON-токены могут храниться в браузере двумя способами: в DOM-хранилище или в куки. В первом случае система может быть подвержена XSS-атаке, так как JavaScript имеет доступ к DOM-хранилищу и злоумышленник может извлечь оттуда токен для дальнейшего использования от имени пользователя. При использовании куки можно выставить HttpOnly-флаг, который предотвращает доступ JavaScript к хранилищу. Таким образом, злоумышленник не сможет извлечь токен и приложение становится защищенным от XSS.[10]

JWS[править | править код]

Подписанные JSON-токены описываются JWS-спецификацией (RFC 7515).

Поддерживаемые алгоритмы подписи[править | править код]

Подпись заголовка и полезной нагрузки производится следующими алгоритмами:

Обязательный для поддержки всеми реализациями алгоритм:

Рекомендованные алгоритмы:

Также поддерживаются вариации рекомендованных алгоритмов с использованием SHA-384 и SHA-512 соответственно:

  • HS384, HS512
  • RS384, RS512
  • ES384, ES512

Аббревиатуры курсивом — названия, использующиеся в JSON-токенах, описанные спецификацией JWA (RFC 7518)[11]

Структура заголовка[править | править код]

В случае подписанного JWT в заголовок могут быть добавлены дополнительные ключи:

  • jku: URI на набор открытых ключей в JSON-формате, используемых для подписи данного токена (JSON Web Key Set URL).
  • jwk: Ключ, используемый для подписи данного токена (JSON Web Key).
  • kid: Уникальный идентификатор используемого ключа для случая, когда указывается набор ключей (Key ID).
  • x5u: URI на набор сертификатов X.509. Первый сертификат в наборе должен являться тем, который использовался для подписи данного токена (X.509 URL).
  • x5c: Массив сертификатов X.509 в формате JSON, использованных для подписи данного токена (X.509 certifcate chain).
  • x5t: Цифровой отпечаток SHA1 сертификата X.509 (X.509 certificate SHA-1 fingerprint).
  • crit: Массив строк с названиями ключей данного заголовка, которые должны обрабатываться парсером JWT. Если должны быть обработаны все ключи, то не используется (critical).[12]

Реализации[править | править код]

Реализации JWT существуют в следующих языках программирования и фреймворках: Clojure, .NET, Go, Haskell, Python, Java, JavaScript, Lua, Perl, PHP, Ruby, Rust, Scala, D, Erlang, Common Lisp и Elixir.[13]

Примечания[править | править код]

  1. JWT Handbook v0.13.0, с.6-7 (англ.). auth0.com. Дата обращения: 11 декабря 2017.
  2. Bradley, John, Sakimura, Nat, Jones, Michael. JSON Web Token (JWT), с. 11 (англ.). tools.ietf.org. Дата обращения: 20 декабря 2017.
  3. Bradley, John, Sakimura, Nat, Jones, Michael. JSON Web Token (JWT), c. 9-10 (англ.). tools.ietf.org. Дата обращения: 20 декабря 2017.
  4. JWT Handbook v0.13.0, c. 18 (англ.). auth0.com. Дата обращения: 20 декабря 2017.
  5. Ryan Boyd. Getting Started with OAuth 2.0. — O'Reilly media, 2012. — С. 56.
  6. JWT Handbook v0.13.0, с. 9-11 (англ.). auth0.com. Дата обращения: 21 декабря 2017.
  7. Justin Richer and Antonio Sanso. OAuth 2 in Action. — Manning Publications, 2017. — С. 252—253. — 360 с. — ISBN 9781617293276.
  8. JWT Handbook v0.13.0, с. 9 (англ.). auth0.com. Дата обращения: 21 декабря 2017.
  9. JWT Handbook v0.13.0, с. 10 (англ.). auth0.com. Дата обращения: 21 декабря 2017.
  10. JWT Handbook v0.13.0, с. 11-12 (англ.). auth0.com. Дата обращения: 20 декабря 2017.
  11. Bradley, John, Sakimura, Nat, Jones, Michael. JSON Web Token (JWT), с. 16 (англ.). tools.ietf.org. Дата обращения: 20 декабря 2017.
  12. Bradley, John, Sakimura, Nat, Jones, Michael. JSON Web Signature (JWS), c. 9-14 (англ.). tools.ietf.org. Дата обращения: 20 декабря 2017.
  13. auth0.com. JWT.IO (англ.). jwt.io. Дата обращения: 20 декабря 2017.

Ссылки[править | править код]