【サーバーNo.434】今更聞けない!JWTをサクッと解説

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JWTとは?

JWT(JSON Web Token)は、ユーザー認証や情報の安全な交換に使用されるトークンベースの認証技術です。トークン内には署名が含まれており、改ざんを防ぐことができます。

わかりやすい具体的な例

わかりやすい具体的な例1

例えば、映画館のチケットを考えてみてください。チケットには、映画のタイトル、座席番号、購入者情報が記載されています。このチケットを見せれば、映画館のスタッフは購入者を確認できます。このチケットがJWTの役割を果たします。

sequenceDiagram participant User as ユーザー participant Server as サーバー participant Client as クライアント User->>Server: ログイン情報を送信 Server-->>User: JWTを発行 User->>Client: JWTを保存 Client->>Server: JWTを送信し認証リクエスト Server-->>Client: 認証成功

このJWTをサーバーに送ることで、毎回ログインすることなく認証が可能になります。

わかりやすい具体的な例2

別の例として、スポーツジムの会員カードを考えてみましょう。会員カードには会員番号や会員の名前が記載されており、受付で見せることで入館できます。JWTも同じように、サーバー側で認証せずとも、そのトークン自体で認証情報を確認できます。

sequenceDiagram participant User as ユーザー participant Gym as スポーツジム User->>Gym: 会員カードを提示 Gym-->>User: 入館許可

JWTは、認証のために毎回サーバーに問い合わせる必要がないため、高速で便利です。

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JWTはどのように考案されたのか

JWTは、Web上で認証を簡潔かつ安全に行うために考案されました。従来のセッションベースの認証では、サーバー側にユーザー情報を保存する必要があり、スケーラビリティに課題がありました。JWTはこの問題を解決し、ステートレスな認証方式を提供しました。

flowchart TD; A[従来のセッション管理] -->|スケールしにくい| B[JWTによる認証] B -->|ステートレス| C[サーバー負荷軽減]

考案した人の紹介

JWTは、Webセキュリティ分野の専門家であるMichael B. Jonesらによって開発されました。彼はOAuth 2.0やOpenID Connectの標準化にも関わっており、安全な認証プロトコルの発展に寄与しています。

考案された背景

2000年代後半、Webアプリケーションが増加するにつれ、効率的な認証手法が求められるようになりました。特に、分散型アーキテクチャが普及する中で、各サーバーが認証情報を保持するのではなく、トークンを介して認証を行う方式が注目されるようになりました。

JWTを学ぶ上でつまづくポイント

JWTの構造は単純に見えますが、署名の仕組みやエンコード方式について理解するのが難しいと感じる人が多いです。特に、Base64エンコードとHMAC署名の違いを混同しやすいため、注意が必要です。

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JWTの構造

JWTは、ヘッダー・ペイロード・署名の3つの部分から構成されています。

flowchart LR; A[ヘッダー] --> B[ペイロード] B --> C[署名] C --> D[検証]

JWTを利用する場面

JWTは、Webアプリの認証やAPIの認可で広く使用されます。

利用するケース1

シングルサインオン(SSO)では、JWTが使用されることで、一度のログインで複数のサービスを利用できるようになります。

flowchart TD; A[ログイン] --> B[JWT発行] B --> C[各サービス]

利用するケース2

モバイルアプリとサーバー間の認証にもJWTが活用されます。

sequenceDiagram participant App as モバイルアプリ participant Server as サーバー App->>Server: JWTを送信し認証 Server-->>App: 認証成功

さらに賢くなる豆知識

JWTの有効期限を短く設定し、リフレッシュトークンと組み合わせることで、より安全に運用できます。

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あわせてこれも押さえよう!

JWTの理解において、関連するサーバー技術を学ぶことが重要です。

  • OAuth 2.0
  • 認可の仕組みを提供するプロトコルです。

  • OpenID Connect
  • 認証のためのフレームワークで、JWTを利用します。

  • HTTPS
  • 通信の暗号化により、JWTの安全性を確保します。

  • Redis
  • セッション管理に使用されることが多いデータベースです。

  • HMAC
  • JWTの署名方式の一つで、改ざん防止に利用されます。

まとめ

JWTを理解することで、セキュアな認証の仕組みを設計できるようになります。これにより、開発効率の向上やセキュリティ強化が実現できます。

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