Why is JWT popular?

Summary

JWT（JSON Web Tokens）は、Web上での情報を安全に伝送するための強力な方法です。しかし、盗まれたJWTはハッカーに完全なアクセスを与える可能性がある。この動画では、JWTの潜在的な可能性と内包する危険について解説します。JWTはJSONオブジェクトとして情報を送信し、Webセキュリティの基盤となっています。ヘッダー、ペイロード、署名の3つの部分から成り立っており、署名には対称または非対称のアルゴリズムを使用します。JWTはOAuth2やOpenID Connectなどの標準で認証と認可に使われが、デフォルトではペイロードが暗号化されないため、高感度なデータは含めないことが重要です。リスクを軽減するためには、ペイロードをコンパクトに保ち、短期間のトークン有効期限を使用し、トークンを安全に保管し、強力な署名アルゴリズムを使用することが推奨されています。

Takeaways

• 🔒 JWTはWebセキュリティにおいて標準的な方法で、情報をJSONオブジェクトとして安全に伝送します。
• 📄 JSONは軽量で、人間が読み書きしやすく、機械も解析・生成が簡単なデータインターチェンジフォーマットです。
• 🔑 JWTはヘッダー、ペイロード、署名の3つの部分组成で、それぞれのセクションはbase64でエンコードされ、ピリオドで区切られます。
• 📌 ペイロードにはクレームが格納され、クレームはエンティティに関する声明で、登録済み、公開、プライベートの3種類があります。
• 🔐 JWTのペイロードは暗号化されていませんので、敏感な情報を含めないようにすることが重要です。
• 🖋️ 署名は、封筒に蝋を押し付けて改ざんを防ぐようなものです。対称アルゴリズムと非対称アルゴリズムの2つの主要な署名アルゴリズムがあります。
• 🔄 JWTは認証、認可、安全な情報交換を提供します。ログイン時にサーバーは署名 JWT を生成し、クライアントはそれを使用して保護されたリソースにアクセスします。
• 🚫 JWTはデフォルトでは暗号化されていないため、非常に機密なデータは含めないようにすることが重要です。また、JWTはステートレスであるため、ユーザーセッションを管理するのに適していません。
• 🕳️ JWTの一般的な脆弱性には、トークンの盗難や暗号化アルゴリズムの脆弱性、自動的な暴力攻撃が含まれます。
• 📈 JWTの使用時にリスクを軽減するためのベストプラクティスには、ペイロードをコンパクトに保ち、短いトークンの有効期限を使用し、トークンを安全に保管し、漏洩したトークンを無効化し、強い署名アルゴリズムを使用することが含まれます。
• ⚖️ JWTの利点は、自己完結型であり、移植可能で、サーバー側のストレージを必要としないことです。一方、盗難に脆弱で、解読された場合リソースへのフルアクセスを提供する可能性があります。

Q & A

JSON Web Tokens (JWT) はどのような技術ですか？

JWTは、Web上のアイデンティティを安全に伝えるための技術で、JSONオブジェクトを通じて情報を伝達する強力な方法です。

JWTが広く採用される理由は何ですか？

JWTは軽量で、人間が読み書きしやすく、機械も解析・生成が簡単なデータ交換形式であるJSONを使用し、安全性が高く、サーバー側の記憶化が不要なためです。

JWTの構造はどのようになっていますか？

JWTはヘッダー、ペイロード、署名の3つの部分组成されており、各部分はbase64でエンコードされ、ピリオドで区切られています。

JWTのペイロードにはどのような情報を保持できますか？

JWTのペイロードにはクレームが保持され、これにはエンティティに関する声明（user情報を含む）と追加データが含まれます。

JWTの署名はどのようにして行われますか？

署名には対称アルゴリズム（HMAC SHA256）と非対称アルゴリズム（RSA）の2つの方法があります。対称アルゴリズムでは、共有秘密キーが署名と検証に使用され、非対称アルゴリズムでは、秘密キーでトークンが署名され、公開キーで検証されます。

JWTを使用する際に注意すべきリスクは何ですか？

JWTのペイロードはデフォルトで暗号化されないため、非常に機密な情報を含めないようにすることが重要です。また、トークンの盗難や改ざん、暗号脆弱性などの脆弱性にも注意する必要があります。

JWTのリスクを軽減するためにどのようなベストプラクティスがありますか？

JWTペイロードをコンパクトに保ち、必要なユーザークレームのみを含めること、可能な限り短いトークン有効期限を使用すること、トークンを安全に保管し、漏洩したトークンを無効化すること、強力な署名アルゴリズムを使用することが挙げられます。

JWTはどのような利点がありますか？

JWTは自己完結型であり、移植性があり、サーバー側の記憶化が不要です。これにより、認証、認可、情報交換をスケーラブルな方法で処理できます。

JWTの欠点は何ですか？

JWTは盗難に脆弱であり、盗まれた場合、リソースへのフルアクセスを提供する可能性があります。また、情報が多すぎるとペイロードが大きくなり、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。

JWTはどのような用途に使われますか？

JWTはOAuth2やOpenID Connectなどの標準で認証と認可に使われることが一般的です。

JWTはユーザーセッション管理に適しているですか？

JWTはステートレスであるため、ユーザーセッション管理に最適でありません。JWTのアクセスを無効にすることは難しいため、セッション管理には他方の方法が適していることがあります。

JWTが暗号脆弱性に対してどのように脆弱になれるか？

JWTが弱いハッシュアルゴリズムを使用している場合、自動的な暴力攻撃がトークン署名を解読しようとする可能性があります。

Outlines

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🔐 JWTの基礎とセキュリティ

この段落では、JSON Web Tokens（JWT）の概念とその在りゆくを解説しています。JWTは、Webのセキュリティにおいて重要な位置を占め、安全に情報伝達を行うための標準的な方法です。動画では、SahnがJWTの構造、使い方、そして潜在的な危険について詳しく説明しています。データの軽量的な交換形式であるJSONを基盤とし、ヘッダー、ペイロード、署名の3つの部分で構成されるJWTについて学びます。また、トークンの署名方法や、JWTを使用する際のベストプラクティスについても触れています。

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📢 システムデザインニュースレターの紹介

この段落では、動画作成者であるSahnが執筆したベストセラーシステムデザイン面接本に関するニュースレターを紹介しています。このニュースレターは、大規模なシステムデザインのトレンドやトピックをカバーしており、500,000人の読者に信頼されています。興味がある視聴者は、ブログのURLを通じてニュースレターにサブスクライブすることができます。

Keywords

💡JSON Web Tokens (JWTs)

JWTsは、JSONオブジェクトを介して情報を安全に伝送する強力な方法です。このビデオでは、JWTの潜在的な可能性と内包する危険性について解説します。ビデオのテーマは、JWTを通じてWebセキュリティにおいて重要な役割を果たす方法と、その使用上の注意点を説明することにあります。

💡Web Security

Webセキュリティは、インターネット上での通信やデータの保護に関する概念であり、不正アクセスや情報漏洩を防止するために重要です。このビデオでは、JWTがWebセキュリティの基盤となる理由と、その実装におけるリスクとベストプラクティスについて説明しています。

💡Identity

アイデンティティとは、個体やエンティティを識別するための情報や属性の集まりです。このビデオでは、JWTがアイデンティティを安全にWeb上を移動させる方法として機能する点に焦点を当てています。アイデンティティの保護は、セキュリティにおいて極めて重要なトピックであり、JWTの盗難や不正使用が考慮される必要があります。

💡Base64 Encoding

Base64エンコーディングは、バイナリデータをASCII文字列に変換するエンコード方式です。このビデオでは、JWTの各部分がBase64でエンコードされ、ドットで区切られることで、安全かつ読みやすい形式で情報を交換することができるようになっています。

💡Claims

クレームとは、JWTのペイロードに含まれるステートメントであり、エンティティ（通常はユーザー）に関する情報を表します。クレームには、登録済み、公開、プライベートの3種類があり、例えば、発行者、有効期限、サブジェクトなどの情報が含まれます。

💡Symmetric and Asymmetric Algorithms

対称アルゴリズムと非対称アルゴリズムは、データの署名と検証に使用される2つの異なる暗号化方法です。対称アルゴリズムは、署名と検証に同じ秘密キーを使用する方法であり、非対称アルゴリズムは、公開鍵と秘密鍵のペアを使用する方法です。ビデオでは、どちらのアルゴリズムを選択するかは、システムのニーズに応じて決定する必要があると説明されています。

💡Authentication and Authorization

認証と認可は、システムセキュリティにおいて核心的な概念であり、ユーザーを正確に識別し、適切なアクセス権を付与することを目的としています。このビデオでは、JWTが認証と認可にどのように役立つかを説明し、ログイン後にサーバーが署名されたJWTを作成し、クライアントがそれを使用して保護されたリソースにアクセスする方法についても触れています。

💡Stateless

ステートレスとは、サーバーがリクエストを処理する際に、以前のリクエストに関する情報を保持しないアーキテクチャのスタイルです。このビデオでは、JWTがステートレスな特性を持つことと、そのためにユーザーセッションを管理することが困難であることが説明されています。

💡Vulnerabilities

脆弱性とは、システムのセキュリティにおける弱点のことを指します。このビデオでは、JWTの使用において注意すべき一般的な脆弱性について説明しており、トークンの盗難や暗号化アルゴリズムの脆弱性などが挙げられています。

💡Best Practices

ベストプラクティスとは、特定の分野において確立された効果的な方法や手順のことを指します。このビデオでは、JWTの使用におけるリスクを軽減するためのベストプラクティスについて説明しており、ペイロードのコンパクトさ、トークンの有効期限の短さ、安全なトークン保管、強力な署名アルゴリズムの使用などが挙げられています。

💡Performance

パフォーマンスとは、システムが要求を処理する速さと効率のことを指します。このビデオでは、JWTのペイロードが大きくなるとパフォーマンスに影響を与える可能性があることが触れられています。

💡Scalability

スケーラビリティとは、システムが成長や要求の増加に応じて適切に拡張できる能力を指します。このビデオでは、JWTが認証、認可、情報交換をスケーラブルな方法で扱うことができるという利点について説明されています。

Highlights

JSON Web Tokens (JWTs) are a secure method for transmitting information as JSON objects.

JWTs are a cornerstone in web security due to their robust nature.

JSON, the backbone of JWTs, is a lightweight data interchange format.

JWTs consist of three parts: header, payload, and signature, all base64 encoded.

The header of a JWT includes the token type and the algorithm used.

The payload of a JWT stores claims, which are statements about an entity.

Claims in JWTs include registered, public, and private claims.

JWT payloads can be encrypted using JSON Web Encryption (JWE).

Signed JWTs provide authentication, authorization, and secure information exchange.

JWTs are commonly used in OAuth2 and OpenID Connect for authentication and authorization.

JWTs are stateless and not ideal for managing user sessions.

Token hijacking is a common vulnerability where an attacker steals a valid JWT.

Weak hashing algorithms can make JWTs vulnerable to cryptographic weaknesses.

Best practices for JWTs include compact payloads, short expiration times, secure storage, and strong signature algorithms.

JWTs are self-contained, portable, and do not require server-side storage.

The payload in JWTs can get large, affecting performance if too much information is included.

Careful implementation of JWTs provides a scalable solution for authentication, authorization, and information exchange.

The video is part of a series that explains complex system design concepts through animations.

Transcripts

JSON Web Tokens let your  identity travel the web securely.

But like losing your passport, a  stolen JWT gives hackers full access.

In this video, we'll unlock the immense potential  of JWTs, and the dangers lurking within.

I'm Sahn, co-author of best-selling  system design interview books. We explain  

complex system design concepts clearly  through animations. Let's get started.

JSON Web Tokens, commonly known as JWTs,

are a robust method for securely transmitting  information between parties as JSON objects.

They have become a cornerstone in the  world of web security for good reasons.

First, let's talk about JSON itself.  It's a lightweight data interchange  

format that's easy to read and write for humans  and simple for machines to parse and generate.

It's the backbone of JWTs because  it represents its payload,  

which is where you store the  data you want to transmit.

Now, JWTs have a structure  of three parts: the header,  

the payload, and the signature. Each section  is base64 encoded and separated by a period.

The header typically consists of the token type,  

which is JWT, and the algorithm  being used, like HMAC SHA256 or RSA.

The payload of a JWT is  where you store the claims.

Claims are statements about an  entity, which is typically the  

user with some additional data. There are  three types of claims: registered, public,  

and private. Registered claims are predefined,  like the issuer, expiration time, and subject.

While JWT payloads can be encrypted using JSON Web  

Encryption (JWE), most implementations  use signed but not encrypted tokens.

This means that while the data is encoded, it  is not encrypted and can be read if intercepted.

That’s why sensitive information should  

never travel in a JWT payload  unless it's encrypted first.

Let's talk about signing these tokens.

Signing is like sealing an envelope with a wax  stamp to ensure it hasn't been tampered with.

There are two main types of signing algorithms:

Symmetric algorithms, like HMAC SHA256,  

use a shared secret key for  both signing and verification.

Asymmetric algorithms, such as RSA,  use a public/private key pair where  

the private key signs the token  and the public key verifies it.

When choosing an algorithm, consider  your needs. Symmetric keys are quick  

and simple but the secret key must be  shared between parties ahead of time.

Asymmetric keys allow verification of the creator  without sharing private keys but are slower.

Signed JWTs provide authentication, authorization,  and secure information exchange. Upon login,  

the server creates a signed JWT with user  details and sends it back. The client uses  

this to access protected resources by  sending the token in the HTTP header.

JWTs are commonly used in standards  

like OAuth2 and OpenID Connect for  authentication and authorization.

However, it's crucial to know when  not to use JWTs. The payload is  

not encrypted by default so should  not contain highly sensitive data.

Also, JWTs aren't ideal for managing user sessions  

since they are stateless. Revoking  JWT access can be challenging.

Some common vulnerabilities to be  aware of include token hijacking,  

where an attacker steals a  valid JWT to impersonate a user.

JWTs also could be vulnerable to  cryptographic weaknesses if using  

weak hashing algorithms. Automated brute force  attacks may try to crack token signatures.

To mitigate risks when using JWTs, some best  practices to follow are: keeping JWT payloads  

compact with only the necessary user claims; using short token expiration times when possible; 

storing tokens securely and invalidating any  leaked tokens; and using strong signature  

algorithms .

The pros are clear: JWTs are  self-contained, portable,  

and don’t require server-side storage. On the  downside, JWTs can be vulnerable to theft,  

and if intercepted, can provide full  access to resources. The payload can  

also get quite large if too much information  is included, which can affect performance.

Overall, JWTs provide a scalable way to  handle authentication, authorization,  

and information exchange if implemented carefully.

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