Ein JSON Web Token (JWT) ist ein offener Standard (RFC 7519) zum sicheren Teilen von Informationen als kompaktes JSON-Objekt zwischen Parteien, wie Clients und Servern.

Dieses digital signierte Token verifiziert die Benutzeridentität und schützt Daten inWeb-Appsund APIs und verhindern unbefugten Zugriff. Im Gegensatz zu traditionellen Sitzungen sind JWTs zustandslos, was sie ideal für skalierbare Authentifizierung macht.

JWTs werden mit Methoden wie HMAC für symmetrische Schlüssel oder RSA/ECDSA für asymmetrische Paare signiert, um eine manipulationssichere Übertragung zu gewährleisten. Sie ermöglichen eine schnelle Überprüfung ohne Datenbankabfragen, was die Leistung in modernen Systemen erhöht.

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Wann man JSON Web Tokens verwenden sollte

JWT-Token sind in bestimmten Szenarien für sichere, effiziente Operationen besonders vorteilhaft. Der Hauptanwendungsbereich ist die Autorisierung, bei der Post-Login-Anfragen das JWT enthalten, um auf geschützte Routen, Dienste oder Ressourcen zuzugreifen. Dies unterstützt Single Sign-On (SSO) über verschiedene Domänen hinweg mit minimalem Overhead.

Eine weitere wichtige Anwendung ist der Informationsaustausch. Vorgezeichnete JWTs bestätigen die Authentizität des Senders und die Datenintegrität, perfekt fürAPI-Kommunikationen. Zum Beispiel, in Mikrodiensten übertragen sie Ansprüche wie Benutzerrollen, ohne Geheimnisse offenzulegen.

Verwenden Sie JWTs für zustandslose Apps, mobile Backends oder plattformübergreifende Anfragen. Vermeiden Sie sie für hochsensible Daten, die eine Verschlüsselung benötigen; entscheiden Sie sich stattdessen für JWE.

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JWT-Token-Struktur Erklärt

Ein JWT-Token folgt einem einfachen, kompakten Format: drei durch Punkte (z. B. xxxxx.yyyyy.zzzzz) getrennte Base64Url-codierte Teile. Dieses Design gewährleistet URL-Sicherheit und eine einfache HTTP-Übertragung, die XML-Standards wie SAML überlegen ist.

JWT-Header

Der Header ist ein JSON-Objekt mit dem Token-Typ ("typ": "JWT") und dem Signaturalgorithmus ("alg": z.B. "HS256" für HMAC SHA256 oder "RS256" für RSA). Base64Url-kodiert bietet er Metadaten zur Überprüfung. Beispiel:

{

  "alg": "HS256",

  "typ": "JWT"

}

Minimale Kopfzeilen beibehalten, um Kompaktheit zu gewährleisten.

JWT Payload

Der Payload enthält Ansprüche - Aussagen über den Benutzer oder Daten. Zu den Typen gehören:

Registrierte Ansprüche: Standard wie "iss" (Aussteller), "exp" (Ablaufdatum), "sub" (Subjekt), "aud" (Zielgruppe).

• Öffentliche Ansprüche: Benutzerdefiniert, bei IANA registriert, um Konflikte zu vermeiden (z.B. URIs).

• Private Ansprüche: Vereinbarte benutzerdefinierte Daten zwischen den Parteien.

Beispiel:

{

  "sub": "1234567890",

  "name": "John Doe",

  "admin": true

}

Codierte und lesbare (aber nicht geheim, es sei denn, sie sind verschlüsselt) Payloads sollten sensible Informationen vermeiden.

JWT-Unterschrift

Die Signatur überprüft die Integrität: Sie wird erstellt, indem der kodierte header.payload mit einem geheimen oder privaten Schlüssel unter Verwendung des Algorithmus des Headers gehasht wird. Für HMAC SHA256: HMACSHA256(base64(header) + "." + base64(payload), secret).

Server berechnen es bei Erhalt neu; Unstimmigkeiten deuten auf Manipulation hin. Asymmetrisches Signieren (RSA/ECDSA) beweist auch die Identität des Herausgebers über öffentliche Schlüssel. Dies macht JWTs vertrauenswürdig fürsichere Austausch.

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Wie funktioniert ein JWT-Token?

Die JWT-Authentifizierung ist einfach und zustandslos. Hier ist der Ablauf:

• Login-Anfrage:Der Benutzer übermittelt Anmeldeinformationen (z. B. Benutzername/Passwort) über die Client-App an den Server.

• Token-Generierung:Gültige Anmeldeinformationen fordern den Server auf, ein JWT mit Ansprüchen zu erstellen, es zu signieren und die Teile zu kodieren.

• Token Rückgabe:Der Server sendet JWT an den Client (häufig in HTTP-only Cookies zur Sicherheit).

• Nachfolgende Anfragen:Der Client fügt das JWT im Authorization-Header (Bearer-Token) hinzu. Der Server validiert die Signatur, das Ablaufdatum und die Ansprüche.

• Zugriff Gewährt:Gültige Tokens entsperren Ressourcen; ungültige werden abgelehnt.

Dies reduziert die Serverlast—keine Sitzungsdaten notwendig. Für SSO propagieren sich Tokens nahtlos über die Dienste. Tools wie jwt.io ermöglichen es Ihnen, Tokens praktisch zu debuggen und zu generieren.

Vorteile und Best Practices für JWT-Token

JWTs bieten wichtige Vorteile: Kompaktheit (typischerweise unter 1KB), sprachübergreifende Unterstützung und Skalierbarkeit fürverteilte Systeme. Sie sind URL-sicher und funktionieren in Browsern, ideal für SPAs und APIs.

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Vorteile der Verwendung von JWT

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• Statuslos:Kein serverseitiger Speicher; eigenständige Ansprüche zur Geschwindigkeitsüberprüfung.

• Sichere Übertragung:Signaturen verhindern Fälschungen; unterstützen asymmetrische Kryptographie für Vertrauen.

• Vielseitig:Verwaltet Authentifizierung, Datenaustausch und sogar API-Datenratenbegrenzung über Ansprüche.

Best Practices for Secure JWT Implementation ```html 

Beste Praktiken für die sichere Implementierung von JWT

```

• Verwenden Sie starke Algorithmen wie RS256 statt HS256, um eine Schlüsseloffenlegung zu vermeiden.

• Setzen Sie kurze Ablaufzeiten ("exp") und aktualisieren Sie Tokens für Sitzungen.

• Speichern Sie an sicheren Orten: HTTP-only-Cookies, nicht localStorage (anfällig für XSS).

• Validiere alle Ansprüche; vertraue niemals ununterzeichneten Payloads.

• Rotieren Sie regelmäßig die Schlüssel und überwachen Sie auf Sicherheitsverletzungen.

Das Befolgen dieser Schritte minimiert Risiken wie Token-Diebstahl oder Angriffe ohne Algorithmus.

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Fazit

JSON Web Tokens (JWT) revolutionieren die sichere Authentifizierung und den Datenaustausch, indem sie einen kompakten, überprüfbaren Standard für die moderne Webentwicklung anbieten.

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FAQ

Wie verifiziert ein JWT tatsächlich die Benutzeridentität?

Es verwendet eine kryptographische Signatur. Der Server überprüft den Header + das Payload des Tokens gegen seinen geheimen oder öffentlichen Schlüssel. Wenn die Signatur übereinstimmt, wird die Identität sofort bestätigt.

Warum wird JWT im Vergleich zu traditionellen Sitzungen als zustandslos betrachtet?

Alle erforderlichen Ansprüche befinden sich im Token selbst, sodass der Server keine Sitzungsdaten speichert. Die Verifizierung erfolgt ohne Datenbankabfragen.

Der Hauptgrund, warum Entwickler RS256 gegenüber HS256 bevorzugen, ist die Sicherheit. RS256 verwendet ein asymmetrisches Schlüsselverfahren, bei dem ein öffentlicher und ein privater Schlüssel zum Signieren und Verifizieren von JWTs (JSON Web Tokens) verwendet werden. Dies bedeutet, dass der private Schlüssel geheim bleibt, während der öffentliche Schlüssel von jedem, der das Token überprüfen möchte, verwendet werden kann. Dadurch wird das Risiko eines Schlüsselkompromisses verringert. Im Gegensatz dazu verwendet HS256 ein symmetrisches Schlüsselverfahren, bei dem derselbe Schlüssel sowohl zum Signieren als auch zum Überprüfen des Tokens verwendet wird. Wenn dieser Schlüssel kompromittiert wird, kann ein Angreifer sowohl gültige Tokens erstellen als auch bestehende Tokens fälschen, was zu schwerwiegenden Sicherheitslücken führen kann. Zusammengefasst bevorzugen Entwickler RS256 wegen der höheren Sicherheit und der Trennung von Signatur- und Verifizierungsschlüsseln, die es ermöglicht, Tokens sicherer zu handhaben und zu verwenden.

RS256 trennt private und öffentliche Schlüssel, wodurch die Exponierung reduziert wird. Selbst wenn der öffentliche Schlüssel durchgesickert, können Angreifer keine gültigen Tokens fälschen.

Kann ich sensible Benutzerdaten im JWT-Payload speichern?

Nein. Payloads sind lesbar, nicht verschlüsselt. Speichern Sie nur die Ansprüche, die für Authentifizierungsabläufe benötigt werden - schieben Sie alles Sensible in verschlüsselte Kanäle oder verwenden Sie JWE.

Warum sind kurze Ablaufzeiten für die Sicherheit von JWT wichtig?

Kurzlebige Tokens verkleinern das Angriffsfester. Selbst wenn ein Token ausläuft, wird es schnell unbrauchbar, insbesondere in Kombination mit Refresh-Tokens.

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