JWT-Token-Struktur erklärt: Header, Payload und Signatur

JWT-Token-Struktur erklärt

Jedes JSON Web Token (JWT) ist eine kompakte, URL-sichere Zeichenkette, die Claims zwischen zwei Parteien überträgt. Das Verständnis seiner internen Struktur ist für jeden Entwickler, der mit tokenbasierter Sicherheit arbeitet, unerlässlich.

Die drei Teile eines JWT

Ein JWT besteht aus drei durch Punkte (.) getrennten Teilen:

header.payload.signature

Beispiel:

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiaWF0IjoxNTE2MjM5MDIyfQ.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c

Jeder Teil ist base64url-codiertes JSON. Ein JWT ist signiert, nicht verschlüsselt – jeder kann es decodieren und seinen Inhalt lesen.

Teil 1: Der Header

Der Header enthält Metadaten über das Token – den Signaturalgorithmus und den Tokentyp.

| Feld | Beschreibung | Beispielwerte | |-------|-------------|----------------| | alg | Signaturalgorithmus (erforderlich) | HS256, RS256, ES256 | | typ | Tokentyp (optional) | JWT | | kid | Schlüssel-ID (optional) | "key-1" |

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

Das Feld alg teilt dem Verifizierer mit, welcher Algorithmus die Signatur erstellt hat. Eine Algorithmus-Diskrepanz – oder die Akzeptanz von alg: "none" – ist eine häufige JWT-Sicherheitsschwachstelle.

Teil 2: Die Payload

Die Payload enthält Claims über den Benutzer und Metadaten. Claims fallen in drei Kategorien:

Registrierte Claims

| Claim | Vollständiger Name | Zweck | |-------|-----------|---------| | iss | Issuer | Wer das Token ausgestellt hat | | sub | Subject | Identifiziert den Benutzer | | aud | Audience | Beabsichtigter Empfänger | | exp | Expiration | Zeitstempel des Token-Ablaufs | | nbf | Not Before | Token ist vor diesem Zeitpunkt nicht gültig | | iat | Issued At | Zeitstempel der Token-Erstellung | | jti | JWT ID | Eindeutige Token-Kennung |

Beispiel einer decodierten Payload

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "iat": 1516239022,
  "exp": 1516242622,
  "iss": "https://auth.example.com"
}

Öffentliche Claims sind in der IANA-Registry definiert oder verwenden kollisionsresistente URIs. Private Claims sind benutzerdefinierte Claims, die zwischen Aussteller und Empfänger vereinbart werden.

Teil 3: Die Signatur

Die Signatur wird erstellt, indem der codierte Header, die codierte Payload und ein geheimer Schlüssel mit dem Algorithmus aus dem Header kombiniert werden. Sie dient zwei Zwecken:

1. Integrität – bestätigt, dass das Token nach der Signierung nicht verändert wurde.
2. Authentifizierung – beweist, dass das Token von der erwarteten Partei signiert wurde.

Erstellung einer HS256-Signatur

HMACSHA256(
  base64urlEncode(header) + "." + base64urlEncode(payload),
  secret
)

Erstellung einer RS256-Signatur

RSASHA256(
  base64urlEncode(header) + "." + base64urlEncode(payload),
  privateKey
)

Base64url im Vergleich zu Standard-Base64

| Aspekt | Standard-Base64 | Base64url | |--------|-----------------|-----------| | Zeichen 62 | + | - | | Zeichen 63 | / | _ | | Padding | = | Weggelassen |

Diese Codierung stellt sicher, dass JWTs ohne Prozentcodierung sicher für HTTP-Header, Abfrageparameter und URL-Pfade sind.

Vollständiger JWT-Erstellungsprozess

1. Header-JSON erstellen und base64url-codieren.
2. Payload-JSON erstellen und base64url-codieren.
3. Mit einem .-Trennzeichen verketten.
4. Mit dem gewählten Algorithmus und dem geheimen Schlüssel signieren.
5. Die Signatur base64url-codieren.
6. Alle drei Teile mit .-Trennzeichen verketten.

Sicherheitsüberlegungen

• Speichern Sie niemals Geheimnisse in der Payload. Die Payload ist codiert, nicht verschlüsselt.
• Validieren Sie immer die Signatur. Ohne Verifizierung kann jeder Tokens fälschen.
• Prüfen Sie den alg-Header. Lehnen Sie alg: "none" und Versuche der Algorithmus-Herabstufung ab.
• Legen Sie kurze Ablaufzeiten fest. Verwenden Sie exp-Claims in Minuten oder Stunden, nicht in Monaten.

Decodieren Sie ein JWT-Token online

Nutzen Sie das JWT-Decoder-Tool, um jedes Token zu untersuchen. Fügen Sie es ein und sehen Sie sofort den decodierten Header, die Payload und den Signaturalgorithmus. Die gesamte Verarbeitung erfolgt in Ihrem Browser.