JSON-Web-Tokens sind einfach zu verwenden, flexibel und sicher. Finden Sie noch heute heraus, wie Sie mit der Nutzung beginnen können.

Sichere Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen sind für den Schutz sensibler Informationen von entscheidender Bedeutung. Ein Mechanismus, der erheblich an Popularität gewonnen hat, sind JSON Web Tokens (JWTs).

JWTs bieten eine sichere und effiziente Möglichkeit zur Authentifizierung, Autorisierung und Informationsübertragung. Sie bieten eine solide Grundlage für die Erstellung sicherer Webanwendungen und APIs.

Einführung in JWTs

JWTs sind in sich geschlossene Datenstrukturen, die zwei Parteien zum Übertragen von Informationen nutzen können. JWTs bestehen aus drei verschiedenen Teilen: einem Header, einer Nutzlast und einer Signatur. Jedes Teil dient einem bestimmten Zweck, indem es die Integrität und Authentizität des Tokens gewährleistet.

  1. Der Header enthält Metadaten zum Tokentyp und zum Signaturalgorithmus. Es hilft dem Empfänger zu bestimmen, wie das Token validiert und verarbeitet werden soll.
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  2. Der Nutzlast die Daten besitzt oder deren Übermittlung verlangt. Ansprüche können Benutzerinformationen, Rollen, Berechtigungen und notwendige Metadaten umfassen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Nutzdaten öffentlich sichtbar sind. Daher sollten Sie sensible Daten nicht ohne ordnungsgemäße Verschlüsselung speichern.
  3. Der Unterschrift kombiniert den codierten Header, die Nutzdaten und einen geheimen Schlüssel, der für den Server privat ist. Es gewährleistet die Authentizität und Integrität des Tokens.

Warum JWTs?

Hier sind einige Hauptgründe, warum JWTs zu einem grundlegenden Bestandteil der modernen Webentwicklung geworden sind:

  1. JWTs sind zustandslos und skalierbar. Im Gegensatz zu herkömmlichen sitzungsbasierten Authentifizierungsmechanismen sind JWTs zustandslos. Sie benötigen keinen serverseitigen Speicher und keine Sitzungsverwaltung. Dies erleichtert die Skalierung von Anwendungen und die Verteilung der Arbeitslast auf mehrere Server.
  2. Domänenübergreifende Kompatibilität. Sie können JWTs über verschiedene Domänen oder Subdomänen hinweg verwenden. Sie eignen sich ideal für den Aufbau verteilter Systeme, bei denen die Authentifizierung viele Dienste umfasst.
  3. Verbesserte Sicherheit. Mit digitalen Signaturen bieten JWTs ein hohes Maß an Sicherheit, indem sie die Gültigkeit des Tokens gewährleisten. Darüber hinaus verringern JWTs die Datengefährdung, indem sie nur die notwendigen Informationen in der Nutzlast speichern.
  4. JWTs sind leicht und effizient. JWTs sind kompakt und effizient. Dadurch sind sie ideal für mobile Anwendungen oder Szenarien mit begrenzter Bandbreite.

Der JWT-Implementierungsworkflow

Sie müssen die folgenden Schritte ausführen, um JWTs in Ihrer App zu erzwingen:

  1. Generieren des Tokens. Auf einen erfolgreichen Benutzerauthentifizierung -Prozess generiert der Server ein JWT. Das JWT kombiniert den Header, die Nutzlast und den geheimen Schlüssel. Der Server sendet das resultierende Token an den Client.
  2. Token-Speicher. Der Client speichert den Token sicher. Der Client kann JWTs im lokalen Speicher oder in sicheren Speichermechanismen auf der Plattform speichern.
  3. Senden des Tokens. Bei Anforderungen, die eine Authentifizierung erfordern, fügt der Client das JWT in die Anforderungsheader oder als Parameter ein. Der Server verifiziert das Token und extrahiert die notwendigen Informationen aus der Nutzlast.
  4. Ablauf und Erneuerung des Tokens. JWTs können eine Ablaufzeit in der Nutzlast enthalten. Der Client kann mithilfe eines Aktualisierungstokenmechanismus ein aktualisiertes Token anfordern, um abgelaufene Token zu verarbeiten.

Durch die Implementierung dieser Schritte können Sie die Leistungsfähigkeit von JWTs nutzen, um sichere und skalierbare Webanwendungen zu erstellen.

Anwendungsfälle und Implementierungen von JWTs

JWTs revolutionieren das Sicherheitsparadigma. Hier sind einige Bereiche und Anwendungsfälle für JWTs.

  1. Benutzerauthentifizierung. JWTs werden häufig zur Benutzerauthentifizierung in Webanwendungen verwendet. Der Server kann den Benutzer für spätere Anfragen sicher identifizieren und authentifizieren. Da JWTs zustandslos sind, ist kein Sitzungsspeicher erforderlich, was zu einer verbesserten Skalierbarkeit führt.
  2. Single Sign-On (SSO). JWTs eignen sich hervorragend für die systemübergreifende Implementierung von SSO. Sobald sich ein Benutzer bei einer Anwendung anmeldet, können Sie ein JWT generieren, um ihm den Zugriff auf andere integrierte Systeme zu ermöglichen. Dies vereinfacht das Benutzererlebnis und gewährleistet gleichzeitig eine sichere Zugangskontrolle.
  3. Sichere Kommunikation. JWTs können die Kommunikation zwischen Microservices oder APIs sichern. Dienste können Anfragen autorisieren, ohne auf einen zentralen Authentifizierungsserver angewiesen zu sein. Diese Dezentralisierung verbessert die Skalierbarkeit und verringert die Belastung der Netzwerkressourcen.
  4. Passwortlose Authentifizierung. JWTs ermöglichen eine passwortlose Authentifizierung und erhöhen so den Benutzerkomfort und die Sicherheit. Sie können JWTs per E-Mail oder SMS ausstellen, um die Identität des Benutzers ohne Passwörter zu überprüfen und das Risiko eines Anmeldedatendiebstahls zu verringern.

Überlegungen zur JWT-Sicherheit

Die JWT-Sicherheit hängt von robusten Token-Validierungsmechanismen ab. Zu diesen Mechanismen gehören die Signaturüberprüfung, die Algorithmusauswahl, der Zeitstempel und die Ausstellerüberprüfung.

JWTs vor Manipulation und Fälschung schützen

Signieren Sie Ihre JWTs mit kryptografischen soliden Algorithmen wie HMAC oder RSA. Überprüfen Sie die Signatur während der Token-Validierung, um sicherzustellen, dass das Token sicher und gültig ist. Bewahren Sie außerdem den geheimen Schlüssel auf, den Sie zum Signieren von JWTs verwenden, um diese vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Implementieren Sie Schlüsselrotation und sichere Verfahren zur Schlüsselspeicherung.

Verhindern häufiger JWT-Sicherheitslücken

Fügen Sie Ihren JWTs eine Ablaufzeit hinzu und lehnen Sie abgelaufene Token ab, um Missbrauch zu verhindern. JWTs können eine Zielgruppe (AUD-Anspruch) enthalten, die den beabsichtigten Empfänger des Tokens angibt. Überprüfen Sie, ob die Zielgruppe dem erwarteten Wert entspricht, um eine unbefugte Nutzung zu verhindern. Implementieren Sie JWTs, um JWTs bei Verdacht auf Kompromittierung oder unbefugte Nutzung zu widerrufen oder auf die schwarze Liste zu setzen.

Zusätzliche Sicherheitsüberlegungen

Schicken Sie Ihre JWTs vorbei sichere Kanäle wie HTTPS um ein Abhören oder Abfangen des Tokens zu verhindern. Beschränken Sie die Größe Ihrer Nutzlast auf ein Minimum, um das Risiko der Offenlegung vertraulicher Informationen zu verringern. Speichern Sie sensible Daten serverseitig und rufen Sie sie bei Bedarf ab. Validieren und bereinigen Sie JWTs nach der Erstellung, um Injektionen und andere Angriffe zu verhindern.

Beliebte JWT-Alternativen

Vor und nach JWTs gab es andere Maßnahmen Authentifizierung und Autorisierung. Hier sind einige JWT-Alternativen, abhängig von den Spezifikationen Ihrer Anwendung.

Zustandsbehaftete Sitzungen

Eine traditionelle Alternative zu JWTs sind zustandsbehaftete Sitzungen, bei denen der Server Sitzungsdaten speichert. Serverseitige Sitzungen ermöglichen eine detaillierte Kontrolle über die Sitzungsverwaltung, können jedoch zu Skalierbarkeitsproblemen führen. Außerdem sind sie anfällig für spezifische Angriffe.

OAuth 2.0

OAuth 2.0 ist ein übernommenes Authentifizierungsprotokoll, das es Benutzern ermöglicht, Drittanbieter-Apps eingeschränkten Zugriff auf ihre Ressourcen zu gewähren. Es verwendet Token zur Anforderungsauthentifizierung und ein Framework zur Authentifizierung und Autorisierung. Die Erweiterbarkeit von OAuth 2.0 eignet sich für Szenarien, die einen differenzierten Zugriff erfordern.

OpenID Connect

OpenID Connect (OIDC) baut auf OAuth 2.0 auf und fügt eine Identitätsschicht hinzu, die eine standardisierte Möglichkeit zur Authentifizierung von Benutzern bietet. Es führt ID-Token ein, die Benutzerinformationen enthalten. Sie dienen auch als überprüfbare Aussage über die Identität des Nutzers. OIDC ist eine ausgezeichnete Wahl, wenn Identitätsföderation und Single Sign-On (SSO) Fähigkeiten sind unerlässlich.

SAML

Die Security Assertion Markup Language (SAML) ist ein XML-basierter Standard zum Austausch von Authentifizierungs- und Autorisierungsdaten. SAML ermöglicht die Verbundauthentifizierung. Dadurch können Benutzer mit einem einzigen Satz an Anmeldeinformationen auf mehrere Anwendungen zugreifen.

SAML bietet robuste Sicherheitsfunktionen, aber die Abhängigkeit von XML ist eine Herausforderung.

Viele Sprachen und Frameworks unterstützen JWTs

Die effektive Implementierung von JWTs kann die Sicherheit und Skalierbarkeit von Webanwendungen erheblich verbessern. Sie können die JWT-Authentifizierung in vielen Sprachen implementieren, einschließlich Python. Es gibt solide Unterstützung für die Benutzerauthentifizierung in Flask-Apps mit JWTs