ما هي JWTs وكيف تعمل؟

تعتبر آلية المصادقة والترخيص الآمنة ضرورية لحماية المعلومات الحساسة. إحدى الآليات التي اكتسبت شعبية كبيرة هي JSON Web Tokens (JWTs).

توفر JWTs طريقة آمنة وفعالة للمصادقة والترخيص ونقل المعلومات. أنها توفر أساسًا قويًا لبناء تطبيقات الويب وواجهات برمجة التطبيقات الآمنة.

مقدمة إلى JWTs

JWTs هي هياكل بيانات قائمة بذاتها يمكن لطرفين استخدامها لنقل المعلومات. تتكون JWTs من ثلاثة أجزاء متميزة: الرأس والحمولة والتوقيع. تخدم كل قطعة غرضًا محددًا في ضمان سلامة الرمز المميز وأصالته.

1. ال header يحتوي على بيانات وصفية عن نوع الرمز المميز وخوارزمية التوقيع. يساعد المستلم على تحديد كيفية التحقق من صحة الرمز المميز ومعالجته.
2. ال حمولة يحمل البيانات أو المطالبات لنقلها. قد تتضمن المطالبات معلومات المستخدم والأدوار والأذونات والبيانات التعريفية الضرورية. من المهم ملاحظة أن الحمولة مرئية للعامة، لذا لا ينبغي عليك تخزين البيانات الحساسة دون تشفير مناسب.
3. ال إمضاء يجمع بين الرأس المشفر والحمولة والمفتاح السري الخاص بالخادم. إنه يضمن صحة وسلامة الرمز المميز.

لماذا JWTs؟

فيما يلي بعض الأسباب الرئيسية التي جعلت JWTs عنصرًا أساسيًا في تطوير الويب الحديث:

1. JWTs عديمة الحالة وقابلة للتطوير. JWTs عديمة الحالة، على عكس آليات المصادقة التقليدية القائمة على الجلسة. لا يحتاجون إلى التخزين من جانب الخادم وإدارة الجلسة. وهذا يجعل من السهل توسيع نطاق التطبيقات وتوزيع عبء العمل عبر الخوادم.
2. التوافق عبر المجال. يمكنك استخدام JWTs عبر مجالات أو نطاقات فرعية مختلفة. إنها مثالية لبناء الأنظمة الموزعة حيث تشمل المصادقة العديد من الخدمات.
3. تعزيز الأمن. باستخدام التوقيعات الرقمية، توفر JWTs مستوى عالٍ من الأمان من خلال ضمان صلاحية الرمز المميز. بالإضافة إلى ذلك، تعمل JWTs على تخفيف تعرض البيانات عن طريق تخزين المعلومات الضرورية فقط في الحمولة.
4. JWTs خفيفة الوزن وفعالة. JWTs مدمجة وفعالة. وهذا يجعلها مثالية لتطبيقات الهاتف المحمول أو السيناريوهات ذات النطاق الترددي المحدود.

سير عمل تنفيذ JWT

ستحتاج إلى اتباع هذه الخطوات لفرض JWTs في تطبيقك:

1. توليد الرمز المميز. على ناجحة مصادقة المستخدم العملية، سيقوم الخادم بإنشاء JWT. يجمع JWT بين الرأس والحمولة والمفتاح السري. يرسل الخادم الرمز المميز الناتج إلى العميل.
2. تخزين الرمز المميز. يقوم العميل بتخزين الرمز المميز بشكل آمن. يمكن للعميل تخزين JWTs على التخزين المحلي أو آليات التخزين الآمنة على النظام الأساسي.
3. إرسال الرمز المميز. بالنسبة للطلبات التي تحتاج إلى مصادقة، يقوم العميل بتضمين JWT في رؤوس الطلب أو كمعلمة. يتحقق الخادم من الرمز المميز ويستخرج المعلومات الضرورية من الحمولة.
4. انتهاء صلاحية الرمز المميز وتجديده. يمكن أن تحتوي JWTs على وقت انتهاء الصلاحية مضمن في الحمولة. يمكن للعميل طلب رمز مميز محدث باستخدام آلية رمز التحديث للتعامل مع الرموز المميزة منتهية الصلاحية.

من خلال تنفيذ هذه الخطوات، يمكنك تسخير قوة JWTs لإنشاء تطبيقات ويب آمنة وقابلة للتطوير.

حالات استخدام JWTs وعمليات التنفيذ

تُحدث JWTs ثورة في النموذج الأمني. فيما يلي بعض المجالات وحالات الاستخدام لـ JWTs.

1. مصادقة المستخدم. تحظى JWTs بشعبية كبيرة في مصادقة المستخدم في تطبيقات الويب. يمكن للخادم التعرف على المستخدم والمصادقة عليه بشكل آمن للطلبات اللاحقة. تلغي طبيعة JWTs عديمة الحالة الحاجة إلى تخزين الجلسة، مما يؤدي إلى تحسين قابلية التوسع.
2. تسجيل الدخول الموحد (SSO). تعتبر JWTs ممتازة لتنفيذ SSO عبر الأنظمة. بمجرد قيام المستخدم بتسجيل الدخول إلى تطبيق واحد، يمكنك إنشاء JWT للسماح له بالوصول إلى الأنظمة المتكاملة الأخرى. وهذا يبسط تجربة المستخدم مع ضمان التحكم الآمن في الوصول.
3. التواصل الآمن. يمكن لـ JWTs تأمين الاتصال بين الخدمات الصغيرة أو واجهات برمجة التطبيقات. يمكن للخدمات أن تسمح بالطلبات دون الاعتماد على خادم مصادقة مركزي. تعمل هذه اللامركزية على تعزيز قابلية التوسع وتقليل العبء على موارد الشبكة.
4. المصادقة بدون كلمة مرور. تعمل JWTs على تمكين المصادقة بدون كلمة مرور، مما يعزز راحة المستخدم وأمانه. يمكنك إصدار JWTs عبر البريد الإلكتروني أو الرسائل النصية القصيرة للتحقق من هوية المستخدم بدون كلمات مرور والتخفيف من مخاطر سرقة بيانات الاعتماد.

اعتبارات JWT الأمنية

يعتمد أمان JWT على آليات قوية للتحقق من الرمز المميز. تتضمن هذه الآليات التحقق من التوقيع واختيار الخوارزمية والطابع الزمني والتحقق من جهة الإصدار.

حماية JWTs من العبث والتزوير

قم بتوقيع JWTs الخاصة بك باستخدام خوارزميات التشفير الصلبة مثل HMAC أو RSA. تحقق من التوقيع أثناء التحقق من صحة الرمز المميز للتأكد من أن الرمز المميز آمن وصالح. قم أيضًا بتخزين المفتاح السري الذي تستخدمه لتوقيع JWTs لحمايتها من الوصول غير المصرح به. تنفيذ تدوير المفاتيح وممارسات تخزين المفاتيح الآمنة.

منع الثغرات الأمنية الشائعة في JWT

أضف وقت انتهاء الصلاحية إلى JWTs الخاصة بك وارفض الرموز المميزة منتهية الصلاحية لمنع سوء الاستخدام. يمكن أن تتضمن JWTs جمهورًا (مطالبة aud) يحدد المستلم المقصود للرمز المميز. تحقق مما إذا كان الجمهور يطابق القيمة المتوقعة لمنع الاستخدام غير المصرح به. قم بتنفيذ JWTs لإلغاء JWTs أو إدراجها في القائمة السوداء في حالة الاشتباه في وجود تسوية أو استخدام غير مصرح به.

اعتبارات أمنية إضافية

أرسل JWTs الخاصة بك قنوات آمنة مثل HTTPS لمنع التنصت أو اعتراض الرمز المميز. حافظ على حجم الحمولة عند الحد الأدنى لتقليل مخاطر التعرض للمعلومات الحساسة. تخزين البيانات الحساسة على جانب الخادم واستعادتها عند الضرورة. التحقق من صحة JWTs وتعقيمها بعد الإنشاء لمنع الحقن والهجمات الأخرى.

بدائل JWT الشائعة

قبل وبعد JWTs، كانت هناك تدابير أخرى ل المصادقة والتخويل. فيما يلي بعض بدائل JWT وفقًا لمواصفات التطبيق الخاص بك.

جلسات الحالة

أحد البدائل التقليدية لـ JWTs هو الجلسات ذات الحالة، حيث يحتفظ الخادم ببيانات الجلسة. تسمح الجلسات من جانب الخادم بالتحكم الدقيق في إدارة الجلسة ولكنها قد تؤدي إلى تحديات قابلية التوسع. كما أنهم عرضة لهجمات محددة.

أووث 2.0

OAuth 2.0 هو بروتوكول مصادقة معتمد يسمح للمستخدمين بمنح وصول محدود إلى مواردهم لتطبيقات الطرف الثالث. ويستخدم الرموز المميزة لمصادقة الطلب وإطار عمل للمصادقة والترخيص. تتناسب قابلية توسيع OAuth 2.0 مع السيناريوهات التي تتطلب وصولاً دقيقًا.

اتصال OpenID

يعتمد OpenID Connect (OIDC) على OAuth 2.0 ويضيف طبقة هوية توفر طريقة موحدة لمصادقة المستخدمين. يقدم رموز الهوية التي تحتوي على معلومات المستخدم. كما أنه بمثابة ادعاءات يمكن التحقق منها حول هوية المستخدم. يعد OIDC اختيارًا ممتازًا عند اتحاد الهوية و تسجيل الدخول الموحد (SSO) القدرات ضرورية.

SAML

تعد لغة ترميز تأكيد الأمان (SAML) معيارًا يستند إلى XML لتبادل بيانات المصادقة والترخيص. يتيح SAML المصادقة الموحدة. يتيح ذلك للمستخدمين الوصول إلى تطبيقات متعددة باستخدام مجموعة واحدة من بيانات الاعتماد.

يوفر SAML ميزات أمان قوية، ولكن اعتماده على XML يمثل تحديًا.

تدعم العديد من اللغات والأطر JWTs

يمكن أن يؤدي تنفيذ JWTs بشكل فعال إلى تعزيز أمان تطبيقات الويب وقابلية التوسع بشكل كبير. يمكنك تنفيذ مصادقة JWT بالعديد من اللغات، بما في ذلك لغة Python. هناك دعم قوي لمصادقة المستخدم في تطبيقات Flask باستخدام JWTs