web токен что это такое
Пять простых шагов для понимания JSON Web Tokens (JWT)
Представляю вам мой довольно вольный перевод статьи 5 Easy Steps to Understanding JSON Web Tokens (JWT). В этой статье будет рассказано о том, что из себя представляют JSON Web Tokens (JWT) и с чем их едят. То есть какую роль они играют в проверке подлинности пользователя и обеспечении безопасности данных приложения.
Для начала рассмотрим формальное определение.
JSON Web Token (JWT) — это JSON объект, который определен в открытом стандарте RFC 7519. Он считается одним из безопасных способов передачи информации между двумя участниками. Для его создания необходимо определить заголовок (header) с общей информацией по токену, полезные данные (payload), такие как id пользователя, его роль и т.д. и подписи (signature).
Кстати, правильно JWT произносится как /dʒɒt/
Приложение использует JWT для проверки аутентификации пользователя следующим образом:
Структура JWT
Шаг 1. Создаем HEADER
Хедер JWT содержит информацию о том, как должна вычисляться JWT подпись. Хедер — это тоже JSON объект, который выглядит следующим образом:
Шаг 2. Создаем PAYLOAD
Payload — это полезные данные, которые хранятся внутри JWT. Эти данные также называют JWT-claims (заявки). В примере, который рассматриваем мы, сервер аутентификации создает JWT с информацией об id пользователя — userId.
Мы положили только одну заявку (claim) в payload. Вы можете положить столько заявок, сколько захотите. Существует список стандартных заявок для JWT payload — вот некоторые из них:
Эти поля могут быть полезными при создании JWT, но они не являются обязательными. Если хотите знать весь список доступных полей для JWT, можете заглянуть в Wiki. Но стоит помнить, что чем больше передается информации, тем больший получится в итоге сам JWT. Обычно с этим не бывает проблем, но все-таки это может негативно сказаться на производительности и вызвать задержки во взаимодействии с сервером.
Шаг 3. Создаем SIGNATURE
Подпись вычисляется с использование следующего псевдо-кода:
Алгоритм base64url кодирует хедер и payload, созданные на 1 и 2 шаге. Алгоритм соединяет закодированные строки через точку. Затем полученная строка хешируется алгоритмом, заданным в хедере на основе нашего секретного ключа.
Шаг 4. Теперь объединим все три JWT компонента вместе
Теперь, когда у нас есть все три составляющих, мы можем создать наш JWT. Это довольно просто, мы соединяем все полученные элементы в строку через точку.
Вы можете попробовать создать свой собственный JWT на сайте jwt.io.
Вернемся к нашему примеру. Теперь сервер аутентификации может слать пользователю JWT.
Как JWT защищает наши данные?
Очень важно понимать, что использование JWT НЕ скрывает и не маскирует данные автоматически. Причина, почему JWT используются — это проверка, что отправленные данные были действительно отправлены авторизованным источником. Как было продемонстрировано выше, данные внутри JWT закодированы и подписаны, обратите внимание, это не одно и тоже, что зашифрованы. Цель кодирования данных — преобразование структуры. Подписанные данные позволяют получателю данных проверить аутентификацию источника данных. Таким образом закодирование и подпись данных не защищает их. С другой стороны, главная цель шифрования — это защита данных от неавторизованного доступа. Для более детального объяснения различия между кодированием и шифрованием, а также о том, как работает хеширование, смотрите эту статью. Поскольку JWT только лишь закодирована и подписана, и поскольку JWT не зашифрована, JWT не гарантирует никакой безопасности для чувствительных (sensitive) данных.
Шаг 5. Проверка JWT
В нашем простом примере из 3 участников мы используем JWT, который подписан с помощью HS256 алгоритма и только сервер аутентификации и сервер приложения знают секретный ключ. Сервер приложения получает секретный ключ от сервера аутентификации во время установки аутентификационных процессов. Поскольку приложение знает секретный ключ, когда пользователь делает API-запрос с приложенным к нему токеном, приложение может выполнить тот же алгоритм подписывания к JWT, что в шаге 3. Приложение может потом проверить эту подпись, сравнивая ее со своей собственной, вычисленной хешированием. Если подписи совпадают, значит JWT валидный, т.е. пришел от проверенного источника. Если подписи не совпадают, значит что-то пошло не так — возможно, это является признаком потенциальной атаки. Таким образом, проверяя JWT, приложение добавляет доверительный слой (a layer of trust) между собой и пользователем.
В заключение
Мы прошлись по тому, что такое JWT, как они создаются и как валидируются, каким образом они могут быть использованы для установления доверительных отношений между пользователем и приложением. Но это лишь кусочек пазла большой темы авторизации и обеспечения защиты вашего приложения. Мы рассмотрели лишь основы, но без них невозможно двигаться дальше.
Что дальше?
Токен Авторизации
В настоящее время киберпреступность стала проблемой мирового уровня. Например, Дмитрий Самарцев, директор BI.ZONE в сфере кибербезопасности привёл на Всемирном экономическом форуме следующие цифры. В 2018 году ущерб мировой экономики от киберпреступности составил по его словам 1.5 триллиона долларов. В 2022 году прогнозируются потери уже в 8 триллионов, а в 2030 ущерб от киберпреступлений может превысить 90 триллионов долларов. Чтобы уменьшить потери от киберпреступлений, необходимо совершенствовать методы обеспечения безопасности пользователей. В настоящее время существует множество методов аутентификации и авторизации, которые помогают реализовать надежную стратегию безопасности. Среди них многие эксперты выделяют в качестве лучшей авторизацию на основе токенов.
До появления токена авторизации повсеместно использовалась система паролей и серверов. Сейчас эта система всё ещё остаётся актуальной из-за своей простоты и доступности. Используемые традиционные методы гарантируют пользователям возможность получить доступ к их данным в любое время. Это не всегда эффективно.
Рассмотрим эту систему. Как правило, идеология их применения базируется на следующих принципах:
Осуществляется генерация аккаунтов, т.е. люди придумывают сочетание букв, цифр или любых известных символов, которые станут логином и паролем.
Для осуществления возможности входа на сервер, пользователю требуется сохранять эту уникальную комбинацию и всегда иметь к ней доступ.
При необходимость заново подключиться к серверу и авторизироваться под своим аккаунтом, пользователю требуется заново вводить пароль и логин.
Кража паролей – это далеко не уникальное событие. Один из первых задокументированных подобных случаев произошел еще в 1962 году. Людям не просто запоминать разные комбинации символов, поэтому они часто записывают все свои пароли на бумаге, используют один и тот же вариант в нескольких местах, лишь слегка модифицируют с помощью добавления символов или изменением регистра некий старый пароль, чтобы использовать его в новом месте, из-за чего два пароля становятся крайне схожи. Логины по той же причине часто делаются одинаковые, идентичные.
Помимо опасности кражи данных и сложности с хранением информации, пароли также требуют проверки подлинности сервера, что увеличивает нагрузку на память. Каждый раз, когда пользователь входит в систему, компьютер создает запись транзакции.
Типы токенов авторизации
Токены авторизации различаются по типам. Рассмотрим их:
Устройства, которые необходимо подключить физически. Например: ключи, диски и тому подобные. Тот, кто когда-либо использовал USB-устройство или смарт-карту для входа в систему, сталкивался с подключенным токеном.
Устройства, которые находятся достаточно близко к серверу, чтобы установить с ним соединение, но оно не подключаются физически. Примером такого типа токенов может служить «magic ring» от компании Microsoft.
устройства, которые могут взаимодействовать с сервером на больших расстояниях.
Во всех трех случаях пользователь должен что-то сделать, чтобы запустить процесс. Например, ввести пароль или ответить на вопрос. Но даже когда эти шаги совершаются без ошибок, доступ без токена получить невозможно.
Процесс токен авторизации
Авторизация с помощью токена происходит следующим образом. Сначала человек запрашивает доступ к серверу или защищенному ресурсу. Запрос обычно включает в себя ввод логина и пароля. Затем сервер определяет, может ли пользователь получить доступ. После этого сервер взаимодействует с устройством: ключ, телефон, USB или что-то ещё. После проверки сервер выдает токен и отправляет пользователю. Токен находится в браузере, пока работа продолжается. Если пользователь попытается посетить другую часть сервера, токен опять связывается с ним. Доступ предоставляется или, наоборот, запрещается на основе выданного токена.
Администраторы устанавливают ограничения на токены. Можно разрешить одноразовый токен, который немедленно уничтожается, когда человек выходит из системы. Иногда устанавливается маркер на самоуничтожение в конце определенного периода времени.
Что такое аутентификация на основе токенов?
аутентификация по паролю (обычное запоминание комбинации символов)
аутентификация по биометрии (отпечаток пальца, сканирование сетчатки глаза, FaceID)
Аутентификация токенов требует, чтобы пользователи получили сгенерированный компьютером код (или токен), прежде чем им будет предоставлен доступ в сеть. Аутентификация токенов обычно используется в сочетании с аутентификацией паролей для дополнительного уровня безопасности (двухфакторная аутентификация (2FA)). Если злоумышленник успешно реализует атаку грубой силы, чтобы получить пароль, ему придется обойти также уровень аутентификации токенов. Без доступа к токену получить доступ к сети становится труднее. Этот дополнительный уровень отпугивает злоумышленников и может спасти сети от потенциально катастрофических нарушений.
Как токены работают?
Во многих случаях токены создаются с помощью донглов или брелоков, которые генерируют новый токен аутентификации каждые 60 секунд в соответствии с заданным алгоритмом. Из-за мощности этих аппаратных устройств пользователи должны постоянно держать их в безопасности, чтобы они не попали в чужие руки. Таким образом, члены команды должны отказаться от своего ключа или брелока, если команда распадается.
Наиболее распространенные системы токенов содержат заголовок, полезную нагрузку и подпись. Заголовок состоит из типа полезной нагрузки, а также используемого алгоритма подписи. Полезная нагрузка содержит любые утверждения, относящиеся к пользователю. Подпись используется для доказательства того, что сообщение не подвергалось опасности при передаче. Эти три элемента работают вместе, чтобы создать высокоэффективную и безопасную систему аутентификации.
Хотя эти традиционные системы аутентификации токенов все еще действуют сегодня, увеличение количества смартфонов сделал аутентификацию на основе токенов проще, чем когда-либо. Смартфоны теперь могут быть дополнены, чтобы служить генераторами кодов, предоставляя конечным пользователям коды безопасности, необходимые для получения доступа к их сети в любой момент времени. В процессе входа в систему пользователи получают криптографически безопасный одноразовый код доступа, который ограничен по времени 30 или 60 секундами, в зависимости от настроек на стороне сервера. Эти мягкие токены генерируются либо приложением-аутентификатором на устройстве, либо отправляются по запросу через SMS.
Появление аутентификации на основе токенов смартфонов означает, что у большинства сотрудников уже есть оборудование для генерации кодов. В результате затраты на внедрение и обучение персонала сведены к минимуму, что делает эту форму аутентификации на основе токенов удобным и экономически выгодным вариантом для многих компаний.
Безопасно ли использование токенов?
По мере роста киберпреступности и усложнение методов атак должны совершенствоваться методы и политика защиты. Из-за растущего использования атак “грубой силой”, перебора по словарю и фишинга для захвата учетных данных пользователей становится совершенно очевидно, что аутентификации по паролю уже недостаточно, чтобы противостоять злоумышленникам.
Но, несмотря на множество преимуществ, связанных с платформой токенов, всегда остается небольшой риск. Конечно, токены на базе смартфонов невероятно удобны в использовании, но смартфоны также представляют собой потенциальные уязвимости. Токены, отправленные в виде текстов, более рискованны, потому что их можно перехватить во время передачи. Как и в случае с другими аппаратными устройствами, смартфоны также могут быть потеряны или украдены и оказаться в руках злоумышленников.
Рекомендации по аутентификации на основе токенов
Реализация надежной стратегии аутентификации имеет решающее значение, когда речь идет о том, чтобы помочь клиентам защитить свои сети от нарушения безопасности. Но для того, чтобы стратегия действительно была эффективной, требуется выполнение нескольких важных основных условий:
Правильный веб-токен. Хотя существует целый ряд веб-токенов, ни один из них не может обеспечить ту же надежность, которую предоставляет веб-токен JSON (JWT). JWT считается открытым стандартом (RFC 7519) для передачи конфиденциальной информации между несколькими сторонами. Обмен информацией осуществляется цифровой подписью с использованием алгоритма или сопряжения открытого и закрытого ключей для обеспечения оптимальной безопасности.
Использование HTTPS-соединений. HTTPS-соединения были построены с использованием протоколов безопасности, включающих шифрование и сертификаты безопасности, предназначенные для защиты конфиденциальных данных. Важно использовать HTTPS-соединение, а не HTTP или любой другой протокол соединения при отправке токенов, так как эти в ином случае возрастает риск перехвата со стороны злоумышленника.
Что такое JSON веб-токены?
В своей компактной форме веб-токены JSON состоят из трех частей, разделенных точками: заголовок, полезная нагрузка, подпись. Поэтому JWT выглядит обычно выглядит следующим образом: «xxxx.yyyy.zzzz».
Заголовок состоит из двух частей: типа токена, которым является JWT, и используемого алгоритма подписи, такого как HMAC SHA256 или RSA.
Тоже не понял, что за прикол там происходит.
Подпись же используется для проверки того, что сообщение не было изменено по пути, а в случае токенов, подписанных закрытым ключом, она также может подтвердить, что отправитель JWT тот, за себя выдает.
Выходные данные представляют собой три строки Base64-URL, разделенные точками, которые могут быть легко переданы в средах HTML и HTTP, будучи при этом более компактными по сравнению со стандартами на основе XML, такими как SAML.
Почему стоит использовать токены авторизации?
Многие люди считают, что если текущая стратегия работает хорошо (пусть и с некоторыми ошибками), то нет смысла что-то менять. Но токены авторизации могут принести множество выгод.
Они хороши для администраторов систем, которые часто предоставляют временный доступ, т.е. база пользователей колеблется в зависимости от даты, времени или особого события. Многократное предоставление и отмена доступа создаёт серьёзную нагрузку на людей.
Токены авторизации позволяют обеспечить детальный доступ, т.е. сервер предоставляет доступ на основе определенных свойств документа, а не свойств пользователя. Традиционная система логинов и паролей не допускает такой тонкой настройки деталей.
Токены авторизации могут обеспечить повышенную безопасность. Сервер содержит конфиденциальные документы, которые могут нанести компании или стране серьезный ущерб при выпуске. Простой пароль не может обеспечить достаточную защиту.
Есть и другие преимущества использования этой технологии. Но даже уже перечисленных достаточно, чтобы внедрить её на сервера.
Токен авторизации на примере JSON WEB Token
Введение
Начнем с того, что важно уметь различать следующие два понятия: аутентификации и авторизации. Именно с помощью этих терминов почти все клиент-серверные приложения основывают разделение прав доступа в своих сервисах.
Еще одно небольшое введение
Формальное определение
Приступим наконец к работе самого токена. Как я сказал ранее в качестве токенов наиболее часто рассматривают JSON Web Tokens (JWT) и хотя реализации бывают разные, но токены JWT превратились в некий стандарт, именно поэтому будем рассматривать именно на его примере.
JSON Web Token (JWT) — это открытый стандарт (RFC 7519) для создания токенов доступа, основанный на формате JSON.
Фактически это просто строка символов (закодированная и подписанная определенными алгоритмами) с некоторой структурой, содержащая полезные данные пользователя, например ID, имя, уровень доступа и так далее. И эта строчка передается клиентом приложению при каждом запросе, когда есть необходимость идентифицировать и понять кто прислал этот запрос.
Принцип работы
Рассмотрим принцип работы клиент серверных приложений, работающих с помощью JWT. Первым делом пользователь проходит аутентификацию, конечно же если не делал этого ранее и в этом есть необходимость, а именно, например, вводит свой логин и пароль. Далее приложение выдаст ему 2 токена: access token и refresh token (для чего нужен второй мы обсудим ниже, сейчас речь идет именно об access token). Пользователь тем или иным способом сохраняет его себе, например, в локальном хранилище или в хранилище сессий. Затем, когда пользователь делает запрос к API приложения он добавляет полученный ранее access token. И наконец наше приложение, получив данный запрос с токеном, проверяет что данный токен действительный (об этой проверке, опять же, ниже), вычитывает полезные данные, которые помогут идентифицировать пользователя и проверить, что он имеет право на запрашиваемые ресурсы. Таким нехитрым образом происходит основная логика работы с JSON Web Tokens.
https://habr.com/ru/post/336082/
Структура токена
Пришло время обсудить структуру токена и тем самым лучше разобраться в его работе. Первое что следует отметить, что JWT токен состоит из трех частей, разделенных через точку:
Полезные данные (playload)
funnytorimage.pw
Рассмотрим каждую часть по подробнее.
Заголовок
Это первая часть токена. Она служит прежде всего для хранения информации о токене, которая должна рассказать о том, как нам прочитать дальнейшие данные, передаваемые JWT. Заголовок представлен в виде JSON объекта, закодированного в Base64-URL Например:
Если раскодировать данную строку получим:
Полезные данные
Что в JSON формате представляет собой:
Именно здесь хранится вся полезная информация. Для данной части нет обязательных полей, из наиболее часто встречаемых можно отметить следующие:
Одной из самых важных характеристик любого токена является время его жизни, которое может быть задано полем exp. По нему происходит проверка, актуален ли токен еще (что происходит, когда токен перестает быть актуальным можно узнать ниже). Как я уже упоминал, токен может помочь с проблемой авторизации, именно в полезных данных мы можем добавить свои поля, которые будут отражать возможности взаимодействия пользователя с нашим приложением. Например, мы можем добавить поле is_admin или же is_preferUser, где можем указать имеет ли пользователь права на те или иные действия, и при каждом новом запросе с легкостью проверять, не противоречат ли запрашиваемые действия с разрешенными. Ну а что же делать, если попробовать изменить токен и указать, например, что мы являемся администраторами, хотя таковыми никогда не были. Здесь мы плавно можем перейти к третьей и заключительной части нашего JWT.
Подпись
Время жизни токена и Refresh Token
Заключение
В данной статье я постарался подробно рассмотреть работу клиент-серверных приложений с токеном доступа, а конкретно на примере JSON Web Token (JWT). Еще раз хочется отметить с какой сравнительной легкостью, но в тоже время хорошей надежностью, токен позволяет решать проблемы аутентификации и авторизации, что и сделало его таким популярным. Спасибо за уделенное время.
JWT — как безопасный способ аутентификации и передачи данных
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.
В простом понимании — это строка в специальном формате, которая содержит данные, например, ID и имя зарегистрированного пользователя. Она передается при каждом запросе на сервер, когда необходимо идентифицировать и понять, кто прислал этот запрос.
В этой статье разберу, что такое Access токен, Refresh токен и как с ними работать.
Для дальнейших разборов будет использован токен:
После того, как посетитель прошел авторизацию в нашей системе, указав свой логин и пароль, система выдает ему 2 токена: access token и refresh токен.
После чего посетитель, когда хочет получить с сервера данные, например, свой профиль, вместе с запросом он передает Access токен, как на примере выше. Сервер, получив его проверяет, что он действительный (об этом чуть ниже), вычитывает полезные данные из него (тот же user_id) и, таким образом, может идентифицировать пользователя.
Токен разделен на три основные группы: заголовок, полезные данные и сигнатура, разделенные между собой точкой.
Это можно проверить прям в браузере, выполнив в консоле или js коде:
Вторым блоком идет eyJ1c2VyX2lkIjoxLCJleHAiOjE1ODEzNTcwMzl9
Это есть полезные данные, так же закодированные в Base64. После раскодирования получим:
Поскольку необходимо ограничивать токен по времени, поле exp обязательно. По нему можно проверить, актуален ли токен или нет.
Она получается примерно следующим образом:
Берем заголовок, например <"alg":"HS256","typ":"JWT">и кодируем его в base64, получаем ту самую часть eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
Тоже самое проделываем с данными eyJ1c2VyX2lkIjoxLCJleHAiOjE1ODEzNTcwMzl9
После этого склеиваем их и получаем eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VyX2lkIjoxLCJleHAiOjE1ODEzNTcwMzl9
Далее эти данные шифруем с помощью нашего алгоритма HMAC-SHA256 и ключа.
Для проверка токена необходимо проделать ту же операцию.
Как только время выйдет, пользователю снова придется проходить авторизацию. Так вот чтобы этого избежать, существует Refresh токен. С помощью него можно продлить Access токен.
У него, обычно, нет какой-то структуры и это может быть некая случайная строка.
Для проекта odo24.ru я использовал следующий подход.
Генерируется Access токен и после случайная строка, например T6cjEbghMZmybUd_fhE
С нашего нового Access токена eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJ1c2VyX2lkIjoxLCJleHAiOjE1ODEzNTcwMzl9.E4FNMef6tkjIsf7paNrWZnB88c3WyIfjONzAeEd4wF0 беру последние шесть знаков, получаю Ed4wF0
Склеиваю и получаю рефреш токен T6cjEbghMZmybUd_fhEEd4wF0
Это сделано для привязки Access токена к Refresh. Для получения новых токенов необходимо передать эти два токена. Делается проверка на их связку и только после валидируется Access токен. Если и второй этап прошел успешно, тогда получаем с базы данных по текущему user_id рефреш токен и сверяем с тем, что к нам пришел. Если они совпадают, тогда генерируются новые токены и в базе данных обновляется Refresh токен на новый.
В моем случае я разделил оба токена и храню в разных местах. Access токен нужен только для идентификации пользователя и на клиенте (JS) он не нужен, поэтому он передается в Cookie (http only).
Refresh токен хранится в LocalStorage и используется только когда Access токен перестал быть актуальным.
Представим ситуацию, когда у нас каким-то образом украли Access токен. Да, это уже плохо и где-то у нас брешь в безопасности. Злоумышленник в этом случае сможет им воспользоваться не более чем на 15-30 минут. После чего токен «протухнет» и перестанет быть актуальным. Ведь нужен второй токен для продления.
Если украли Refresh токен, то без Access токена (который недоступен в JS) продлить ничего нельзя и он оказывается просто бесполезным.
Дату протухания внедрил прям в токен с той целью, чтобы не хранить эту информацию где-то в другом месте, например, в базе данных.
Дата содержит год, месяц, день, час и минуты. Хранится в ASCII
Кодирование даты на Golang:
Всю реализацию на Go можно изучить на Github-е
В этой статье попытался рассказать о взаимодействии двух токенов и как ими пользоваться. В сети достаточно много информации о Access токенах, однако мало, как мне показалось, информации о Refresh токенах.