REST API-autentificering: Implementering af JWT-tokens og bedste praksis for sikkerhed

I nutidens digitale landskab er sikring af REST API'er altafgørende. Efterhånden som API'er bliver rygraden i moderne applikationer, er det afgørende at beskytte dem mod uautoriseret adgang og ondsindede angreb. En af de mest populære og effektive metoder til at sikre REST API'er er at bruge JSON Web Tokens (JWTs) til autentificering og autorisation.

Hvad er et JSON Web Token (JWT)?

Et JSON Web Token (JWT, udtales "jot") er en åben standard (RFC 7519), der definerer en kompakt og selvstændig måde at overføre information sikkert mellem parter som et JSON-objekt. Denne information kan verificeres og stoles på, fordi den er digitalt signeret. JWTs kan signeres ved hjælp af en hemmelighed (med HMAC-algoritmen) eller et offentligt/privat nøglepar ved hjælp af RSA eller ECDSA.

Kendetegn ved JWTs:

• Kompakt: JWTs er små i størrelse, hvilket gør dem nemme at overføre via HTTP-headers eller URL-parametre.
• Selvstændig: JWTs indeholder al den nødvendige information om brugeren og deres tilladelser, hvilket eliminerer behovet for at forespørge en database for hver anmodning.
• Statsløs: JWTs er statsløse, hvilket betyder, at serveren ikke behøver at opretholde en session for hver bruger. Dette forenkler server-side arkitektur og forbedrer skalerbarheden.
• Verificerbar: JWTs er digitalt signerede, hvilket sikrer, at de ikke er blevet manipuleret, og at de kommer fra en betroet kilde.

Hvordan JWT-autentificering virker

1. Brugerautentificering: Brugeren giver sine legitimationsoplysninger (f.eks. brugernavn og adgangskode) til serveren.
2. Token-generering: Ved vellykket autentificering genererer serveren et JWT, der indeholder brugeroplysninger (f.eks. bruger-ID, roller) og en digital signatur.
3. Token-udstedelse: Serveren returnerer JWT'et til klienten.
4. Token-lagring: Klienten gemmer JWT'et (f.eks. i lokal lagring, cookies eller en sikker enklave).
5. Token-autorisation: For efterfølgende anmodninger inkluderer klienten JWT'et i Authorization-headeren (f.eks. Authorization: Bearer <JWT>).
6. Token-verificering: Serveren verificerer JWT'ets signatur og udtrækker brugeroplysningerne.
7. Ressourceadgang: Baseret på brugeroplysningerne og tilladelserne kodet i JWT'et, giver eller nægter serveren adgang til den anmodede ressource.

JWT-struktur

1. Header: Indeholder metadata om tokenet, såsom den anvendte algoritme til signering (f.eks. HS256 for HMAC SHA256 eller RS256 for RSA SHA256) og tokentypen (f.eks. JWT).
2. Payload: Indeholder "claims", som er udsagn om brugeren og andre metadata. Der er tre typer af claims: registrerede claims (f.eks. iss for udsteder, sub for emne, aud for målgruppe, exp for udløbstid), offentlige claims (f.eks. brugerdefinerede claims) og private claims (f.eks. applikationsspecifikke claims).
3. Signatur: Beregnes ved at anvende den specificerede algoritme på den kodede header, den kodede payload og en hemmelighed (for HMAC) eller en privat nøgle (for RSA). Signaturen sikrer, at tokenet ikke er blevet manipuleret.

Eksempel på JWT:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

Dette JWT vil, når det afkodes, afsløre følgende struktur:

Header:

            {
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}
            

              
                Copy
              
            
          

Payload:

            {
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022
}
            

              
                Copy
              
            
          

Implementering af JWT-autentificering i et REST API

Her er en generel oversigt over, hvordan man implementerer JWT-autentificering i et REST API, med kodeeksempler i Node.js ved hjælp af jsonwebtoken-biblioteket:

1. Installer jsonwebtoken-biblioteket:

            npm install jsonwebtoken
            

              
                Copy
              
            
          

2. Opret et login-endpoint:

Dette endpoint vil håndtere brugerautentificering og generere et JWT ved vellykket login.

            const express = require('express');
const jwt = require('jsonwebtoken');

const app = express();
app.use(express.json());

const secretKey = 'din-hemmelige-nøgle'; // Erstat med en stærk, tilfældig hemmelighed

app.post('/login', (req, res) => {
  const { username, password } = req.body;

  // Autentificer bruger (f.eks. tjek mod en database)
  if (username === 'testuser' && password === 'password') {
    // Bruger autentificeret med succes
    const payload = {
      userId: 123,
      username: username,
      roles: ['user', 'admin']
    };

    const token = jwt.sign(payload, secretKey, { expiresIn: '1h' }); // Token udløber om 1 time

    res.json({ token: token });
  } else {
    // Autentificering mislykkedes
    res.status(401).json({ message: 'Ugyldige legitimationsoplysninger' });
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

3. Opret en middleware til at verificere JWTs:

Denne middleware vil verificere JWT'et i Authorization-headeren og udtrække brugeroplysningerne.

            function verifyToken(req, res, next) {
  const authHeader = req.headers['authorization'];
  const token = authHeader && authHeader.split(' ')[1];

  if (!token) {
    return res.status(401).json({ message: 'Intet token angivet' });
  }

  jwt.verify(token, secretKey, (err, user) => {
    if (err) {
      return res.status(403).json({ message: 'Ugyldigt token' });
    }

    req.user = user;
    next();
  });
}

            

              
                Copy
              
            
          

4. Beskyt API-endpoints med middlewaren:

Anvend verifyToken-middlewaren på de API-endpoints, der kræver autentificering.

            app.get('/protected', verifyToken, (req, res) => {
  // Få adgang til brugeroplysninger fra req.user
  res.json({ message: 'Adgang til beskyttet ressource!', user: req.user });
});

            

              
                Copy
              
            
          

Bedste praksis for JWT-sikkerhed

Selvom JWTs tilbyder en bekvem og sikker måde at autentificere brugere på, er det afgørende at følge bedste praksis for sikkerhed for at forhindre sårbarheder:

1. Brug stærke hemmeligheder:

Hemmeligheden, der bruges til at signere JWTs, skal være stærk, tilfældig og opbevares sikkert. Undgå at bruge let gættelige hemmeligheder eller at gemme dem i dit kode-repository. Brug miljøvariabler eller sikre konfigurationsstyringssystemer til at gemme og administrere hemmeligheder.

2. Brug HTTPS:

Brug altid HTTPS til at kryptere kommunikationen mellem klienten og serveren. Dette forhindrer angribere i at opsnappe JWTs og andre følsomme data under overførslen.

3. Sæt en fornuftig udløbstid (exp):

JWTs bør have en relativt kort udløbstid (f.eks. 15 minutter til 1 time). Dette begrænser tidsvinduet, hvor angribere kan udnytte stjålne tokens. Implementer en token-opdateringsmekanisme, så brugerne kan fortsætte med at bruge applikationen uden at skulle genautentificere sig ofte.

4. Valider iss-, aud- og sub-claims:

Verificer, at iss- (udsteder), aud- (målgruppe) og sub- (emne) claims matcher de forventede værdier. Dette forhindrer angribere i at bruge tokens udstedt af andre parter eller til andre formål.

5. Undgå at gemme følsomme oplysninger i payloaden:

JWT-payloaden kan let afkodes, så undgå at gemme følsomme oplysninger såsom adgangskoder eller kreditkortnumre i payloaden. Gem sådanne oplysninger sikkert i en database og inkluder kun referencer til brugerens data i JWT'et.

6. Implementer token-tilbagekaldelse:

Implementer en mekanisme til at tilbagekalde tokens i tilfælde af kompromittering, eller når en bruger logger ud. Dette kan gøres ved at vedligeholde en sortliste over tilbagekaldte tokens eller ved at bruge en token-opdateringsmekanisme med kortere udløbstider.

7. Roter hemmeligheder regelmæssigt:

Roter regelmæssigt den hemmelighed, der bruges til at signere JWTs. Dette begrænser virkningen af en kompromitteret hemmelighed.

8. Beskyt mod Cross-Site Scripting (XSS) angreb:

XSS-angreb kan bruges til at stjæle JWTs fra klientsiden. Implementer korrekt inputvalidering og output-kodning for at forhindre XSS-angreb. Gem JWTs i HTTP-only cookies for at forhindre JavaScript i at få adgang til dem.

9. Brug opdateringstokens (med forsigtighed):

Opdateringstokens giver brugerne mulighed for at få nye adgangstokens uden at skulle genautentificere. Opdateringstokens kan dog også være et mål for angribere. Opbevar opdateringstokens sikkert og brug en roterende opdateringstoken-strategi for at afbøde virkningen af et kompromitteret opdateringstoken.

10. Overvåg API-brug:

Overvåg API-brug for mistænkelig aktivitet, såsom et stort antal mislykkede autentificeringsforsøg eller anmodninger fra usædvanlige steder. Dette kan hjælpe dig med at opdage og reagere hurtigt på angreb.

Almindelige JWT-sårbarheder og afbødningsstrategier

Flere almindelige sårbarheder kan påvirke JWT-implementeringer. At forstå disse sårbarheder og implementere passende afbødningsstrategier er afgørende for at sikre dine API'ers sikkerhed.

1. Eksponering af hemmelig nøgle:

Sårbarhed: Den hemmelige nøgle, der bruges til at signere JWTs, bliver eksponeret, hvilket giver angribere mulighed for at forfalske gyldige tokens.

Afbødning:

• Opbevar den hemmelige nøgle sikkert ved hjælp af miljøvariabler, sikre konfigurationsstyringssystemer eller hardware-sikkerhedsmoduler (HSM'er).
• Undgå at hardcode den hemmelige nøgle i din kode.
• Roter den hemmelige nøgle regelmæssigt.

2. Algoritme-forvirring:

Sårbarhed: En angriber ændrer alg-headeren til none eller en svagere algoritme, hvilket giver dem mulighed for at forfalske tokens uden en gyldig signatur.

Afbødning:

• Specificer eksplicit de tilladte signeringsalgoritmer i din JWT-bibliotekskonfiguration.
• Stol aldrig på alg-headeren, der er angivet i JWT'et.
• Brug en stærk, velafprøvet signeringsalgoritme (f.eks. RS256 eller ES256).

3. Brute-force-angreb:

Sårbarhed: Angribere forsøger at brute-force den hemmelige nøgle ved at prøve forskellige kombinationer af tegn.

Afbødning:

• Brug en stærk, tilfældig hemmelig nøgle med tilstrækkelig entropi.
• Implementer rate limiting på loginforsøg for at forhindre brute-force-angreb.
• Brug politikker for kontospærring for midlertidigt at deaktivere konti efter flere mislykkede loginforsøg.

4. Token-tyveri:

Sårbarhed: Angribere stjæler JWTs fra klientsiden gennem XSS-angreb eller på andre måder.

Afbødning:

• Implementer robuste XSS-forebyggende foranstaltninger, herunder inputvalidering og output-kodning.
• Gem JWTs i HTTP-only cookies for at forhindre JavaScript i at få adgang til dem.
• Brug korte udløbstider for JWTs.
• Implementer mekanismer til token-tilbagekaldelse.

5. Replay-angreb:

Sårbarhed: En angriber genafspiller et stjålet JWT for at få uautoriseret adgang.

Afbødning:

• Brug korte udløbstider for JWTs.
• Implementer mekanismer til token-tilbagekaldelse.
• Overvej at bruge nonces eller andre mekanismer til at forhindre replay-angreb, selvom dette kan øge kompleksiteten og statefulness.

Alternativer til JWT

Selvom JWTs er et populært valg til API-autentificering, er de ikke altid den bedste løsning i alle scenarier. Overvej disse alternativer:

1. Sessionsbaseret autentificering:

Sessionsbaseret autentificering indebærer at oprette en session for hver bruger på serversiden og gemme sessionsdata i en database eller cache. Denne tilgang giver mere kontrol over sessionsstyring og muliggør nem tilbagekaldelse af sessioner.

Fordele:

• Nem at tilbagekalde sessioner.
• Mere kontrol over sessionsstyring.

Ulemper:

• Kræver vedligeholdelse af tilstand på serversiden, hvilket kan påvirke skalerbarheden.
• Kan være mere kompleks at implementere i distribuerede systemer.

2. OAuth 2.0 og OpenID Connect:

OAuth 2.0 er en autorisationsramme, der giver tredjepartsapplikationer adgang til ressourcer på vegne af en bruger. OpenID Connect er et autentificeringslag bygget oven på OAuth 2.0, der giver brugeridentitetsoplysninger.

Fordele:

• Delegerer autentificering og autorisation til en betroet identitetsudbyder.
• Understøtter en række forskellige grant-typer og flows.
• Giver en standardiseret måde at få adgang til brugeroplysninger på.

Ulemper:

• Kan være mere komplekst at implementere end JWT-autentificering.
• Kræver at man stoler på en tredjeparts identitetsudbyder.

3. API-nøgler:

API-nøgler er simple tokens, der bruges til at identificere og autentificere applikationer. De bruges typisk til ikke-brugerspecifik autentificering, f.eks. når en applikation skal have adgang til et API på egne vegne.

Fordele:

• Simple at implementere.
• Egnet til ikke-brugerspecifik autentificering.

Ulemper:

• Mindre sikkert end JWT-autentificering eller OAuth 2.0.
• Svært at administrere tilladelser og adgangskontrol.

Konklusion

JWTs giver en robust og fleksibel mekanisme til sikring af REST API'er. Korrekt implementering og overholdelse af bedste praksis for sikkerhed er dog afgørende for at forhindre sårbarheder og beskytte dine data og brugere. Ved at forstå de koncepter og teknikker, der er diskuteret i denne guide, kan du trygt implementere JWT-autentificering i dine REST API'er og sikre deres sikkerhed.

Husk altid at holde dig opdateret med de seneste sikkerhedstrusler og bedste praksis for at holde dine API'er sikre i et konstant udviklende trusselslandskab.

Yderligere læsning:

• RFC 7519: JSON Web Token (JWT) - https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc7519
• OWASP JSON Web Token Cheat Sheet - https://cheatsheetseries.owasp.org/cheatsheets/JSON_Web_Token_Cheat_Sheet.html