JWTの構造：ヘッダー、ペイロード、署名

JSON Web Token（JWT）は、RFC 7519で定義されたコンパクトでURLセーフなトークン形式です。クレーム（主体に関するアサーション）と暗号署名を1つの文字列にエンコードし、ステートレス認証を可能にします。

JWTは、base64url(header).base64url(payload).base64url(signature)という形式です。ドットが各部分を区切ります。ヘッダーとペイロードは読み取り可能であり、暗号化されているのではなくbase64urlでエンコードされているだけです。暗号技術が使われるのは署名だけです。

ヘッダーはJSONオブジェクトです：{"alg":"HS256","typ":"JWT"}。algは署名アルゴリズム（HS256、RS256、ES256、none）を指定します。typは常に"JWT"です。その他のヘッダーには、鍵の選択に使うkid（鍵ID）などがあります。

標準登録クレームには、iss（発行者）、sub（主体）、aud（対象者）、exp（有効期限を表すUnixタイムスタンプ）、nbf（有効期間の開始時刻）、iat（発行時刻）、jti（失効確認に使うJWT ID）があります。カスタムクレームは、追加される任意のキーと値の組です。

import base64, json token = "eyJ..." parts = token.split(".") header = json.loads(base64.urlsafe_b64decode(parts[0]+"==")) payload = json.loads(base64.urlsafe_b64decode(parts[1]+"==")) print(header, payload)

HS256の場合：HMAC-SHA256(base64url(header)+"."+base64url(payload), secret)。受信側はこれを再計算し、署名部分と比較します。値が一致し、トークンの有効期限が切れていなければ、トークンは有効です。

RS256の場合、秘密鍵でheader.payload文字列にRSA-SHA256を使って署名します。公開鍵を持つすべての当事者が、秘密鍵なしで検証できます。公開鍵はJWKS（JSON Web Key Set）エンドポイント（例：/.well-known/jwks.json）を通じて配布されます。

Base64urlでは、+を-に、/を_に置き換え、=によるパディングを省略します。これにより、パーセントエンコーディングなしでJWTをURL、HTTPヘッダー、Cookie内で安全に扱えます。元のバイト列は暗号化されておらず、エンコードされているだけです。

JWTのペイロードは、base64urlデコードできる人なら誰でも読めます。実際に暗号化するための"enc"アルゴリズムを使ったJWE（JSON Web Encryption）を使用しない限り、秘密情報（パスワードやSSN）をJWTのペイロードに決して入れないでください。

expには短い期間（アクセストークンでは15～60分）を設定してください。JWTを長期間有効にするとリスクが蓄積し、盗まれた場合に有効期限まで使われ続けます。安全に保存したリフレッシュトークンを使って、新しい短期間のアクセストークンを発行してください。

認証プロバイダー（Auth0、Keycloak、Google）はJWKS URLを公開します。検証側はkidに基づいて公開鍵を取得してキャッシュし、リクエストごとに発行者へ接続することなく署名を検証します。鍵のローテーションによってJWKSエンドポイントが更新されます。

JWTのどの部分に暗号署名が含まれていますか。

JWTは、base64urlエンコードされた3つのJSON部分、つまりヘッダー（アルゴリズム）、ペイロード（クレーム）、署名で構成されます。ペイロードは読み取り可能であり、暗号化されていません。次は、HS256とRS256のどちらを選ぶかを学びます。