[Spring] 쿠키와 보안 문제 & 세션 동작 방식 및 세션 직접 구현하기

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[Spring] 로그인 구현, 쿠키 적용

위 포스팅처럼 쿠키를 사용하면 로그인Id를 전달해서 로그인을 유지할 수 있었다.

 

그런데, 여기에는 심각한 보안 문제가 있다.

 

보안 문제

 (1) 쿠키 값은 임의로 변경할 수 있다.

    - 클라이언트가 쿠키를 강제로 변경하면 다른 사용자가 된다.

세션 값을 예측할 수 있다면 개발자 도구를 이용해서 세션의 값을 조작하여 화면을 새로고침하면 다른 사용자로 접속할 수 있다.

    - 실제 웹브라우저 개발자모드 → Application → Cookie 변경으로 확인

    - Cookie : memberId = 1 → Cookie : memberId = 2 (다른 사용자의 이름이 보임)

(2) 쿠키에 보관된 정보는 훔쳐갈 수 있다.

    - 만약 쿠키에 개인정보나, 신용카드 정보가 있다면?

    - 이 정보가 웹 브라우저에도 보관되고, 네트워크 요청마다 계속 클라이언트에서 서버로 전달된다.

    - 쿠키의 정보가 나의 로컬 PC에서 유출될 수도 있고, 네트워크 전송 구간에서 유출될 수도 있다.

(3) 해커가 쿠키를 한번 훔쳐가면 평생 사용할 수 있다.

    - 해커가 쿠키를 훔쳐가서 그 쿠키로 악의적인 요청을 계속 시도할 수 있다.

 

 

대안으로는

(1) 쿠키에 중요한 값을 노출하지 않고, 사용자 별로 예측 불가능한 임의의 토큰(랜덤 값)을 노출하고,

     서버에서 토큰과 사용자 id를 매핑해서 인식한다. 그리고 서버에서 토큰을 관리한다.

(2) 토큰은 해커가 임의의 값을 넣어도 찾을 수 있도록 예상 불가능해야 한다.

(3) 해커가 토큰을 털어가도 시간이 지나면 사용할 수 없도록 서버에서 해당 토큰의 만료시간을 짧게(예:30분) 유지한다.

     또는 해킹이 의심되는 경우 서버에서 해당 토큰을 강제로 제거하면 된다.

 

 

세션 동작 방식

앞서 쿠키에 대해 언급된 중요한 정보를 보관하는 방법은 여러 보안 이슈가 있다.

이 문제를 해결하려면 결국 중요한 정보를 모두 서버에 저장해야 한다.

그리고 클라이언트와 서버는 추정 불가능한 임의의 식별자 값으로 연결해야 한다.

이렇게 서버에 중요한 정보를 보관하고 연결을 유지하는 방법을 세션이라고 한다.

 

로그인

사용자가 loginId , password 정보를 전달하면 서버에서 해당 사용자가 맞는지 확인한다.

- 사용자가 loginId , password 정보를 전달하면 서버에서 해당 사용자가 맞는지 확인한다.

 

세션 생성

 - 세션 ID를 생성하는데, 추정 불가능해야 한다.

 - UUID는 추정이 불가능하다.

    - Cookie: mySessionId=zz0101xx-bab9-4b92-9b32-dadb280f4b61

 - 생성된 세션 ID와 세션에 보관할 값( memberA )을 서버의 세션 저장소에 보관한다.

 

세션 id를 응답 쿠키로 전달

클라이언트와 서버는 결국 쿠키로 연결이 되어야 한다.

 - 서버는 클라이언트에 mySessionId 라는 이름으로 세션ID 만 쿠키에 담아서 전달한다.

 - 클라이언트는 쿠키 저장소에 mySessionId 쿠키를 보관한다

 

중요

여기서 중요한 포인트는 회원과 관련된 정보는 전혀 클라이언트에 전달하지 않는다는 것이다.

오직 추정 불가능한 세션 ID만 쿠키를 통해 클라이언트에 전달한다.

 

클라이언트의 세션id 쿠키 전달

 - 클라이언트는 요청시 항상 mySessionId 쿠키를 전달한다.

 - 서버에서는 클라이언트가 전달한 mySessionId 쿠키 정보로 세션 저장소를 조회해서

   로그인시 보관한 세션 정보를 사용한다.

 

정리해보면,

세션을 사용해서 서버에서 중요한 정보를 관리하게 되었다. 덕분에 다음과 같은 보안 문제들을 해결할 수 있다.

 - 쿠키 값을 변조 가능, 예상 불가능한 복잡한 세션Id를 사용한다.

 - 쿠키에 보관하는 정보는 클라이언트 해킹시 털릴 가능성이 있다. →  세션Id가 털려도 여기에는 중요한 정보가 없다.

 - 쿠키 탈취 후 사용 해커가 토큰을 털어가도 시간이 지나면 사용할 수 없도록

   서버에서 세션의 만료시간을 짧게(예: 30분) 유지한다.

   또는 해킹이 의심되는 경우 서버에서 해당 세션을 강제로 제거하면 된다.

 

세션을 직접 만들어서 개발해보면 다음과 같다.

 

세션 관리는 크게 3가지 기능을 제공하면 된다.

(1) 세션 생성 :

    - sessionId 생성(임의의 추정 불가능한 랜덤 값)

    - 세션 저장소에 sessionId와 보관할 값 저장

    - sessionId로 응답 쿠키를 생성해서 클라이언트에 전달

(2) 세션 조회

    - 클라이언트가 요청한 sessionId 쿠키의 값으로, 세션 저장소에 보관한 값 조회

(3) 세션 만료

    - 클라이언트가 요청한 sessionId 쿠키의 값으로, 세션 저장소에 보관한 sessionId와 값 제거

 

SessionManager.java

package hello.login.web.session;

import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.servlet.http.Cookie;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.util.Arrays;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

@Component
public class SessionManager {

    public static final String SESSION_COOKIE_NAME = "mySessionId";
    // 동시에 여러 쓰레드가 접근하는 경우에는 ConcurrencyHashMap 을 써야한다.
    private Map<String, Object> sessionStore = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 세션 생성
     */
    public void createSession(Object value, HttpServletResponse response) {

        // 세션  ID를 생성하고, 값을 세션에 저장
        String sessionId = UUID.randomUUID().toString();
        sessionStore.put(sessionId, value);

        // 쿠키를 생성한다.
        Cookie mySessionCookie = new Cookie(SESSION_COOKIE_NAME, sessionId);
        response.addCookie(mySessionCookie);

    }

    /**
     * 세션 조회
     */
    public Object getSession(HttpServletRequest request) {
        Cookie sessionCookie = findCookie(request, SESSION_COOKIE_NAME);
        if(sessionCookie == null) {
            return null;
        }
        return sessionStore.get(sessionCookie.getValue());
    }

    private Cookie findCookie(HttpServletRequest request, String cookieName) {
        Cookie[] cookies = request.getCookies();
        if(cookies == null) {
            return null;
        }

        return Arrays.stream(cookies)
                .filter(cookie -> cookie.getName().equals(cookieName))
                .findAny()
                // ,findFirst() 도 있음
                .orElse(null);
    }

    /***
     * 세션 만료
     */
    public void expireCookie(HttpServletRequest request) {
        Cookie sessionCookie = findCookie(request, SESSION_COOKIE_NAME);
        if(sessionCookie != null) {
            sessionStore.remove(sessionCookie.getValue());
        }
    }

}

 

- @Component : 스프링 빈으로 자동 등록한다.

- ConcurrentHashMap : HashMap은 동시 요청에 안전하지 않다. 동시 요청에 안전한 ConcurrentHashMap을 사용했다.

 

SessionManagerTest - 테스트

package hello.login.web.session;

import hello.login.domain.member.Member;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.mock.web.MockHttpServletRequest;
import org.springframework.mock.web.MockHttpServletResponse;

import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

class SessionManagerTest {

    SessionManager sessionManager = new SessionManager();

    @Test
    void sessionTest() {

        // 서블릿을 테스트할 수 있게 스프링이 제공하는 객체 MockHttpServletResponse
        MockHttpServletResponse response = new MockHttpServletResponse();

        // 세션 생성
        Member member = new Member();
        sessionManager.createSession(member,response);

        // 요청에 응답 쿠키 저장
        MockHttpServletRequest request = new MockHttpServletRequest();
        request.setCookies(response.getCookies()); // mySessionId=1231231231-adaeqwdas

        // 세션 조회
        Object result = sessionManager.getSession(request);
        Assertions.assertThat(result).isEqualTo(member);

        // 세션 만료
        sessionManager.expireCookie(request);
        Object expired = sessionManager.getSession(request);
        Assertions.assertThat(expired).isNull();

    }
}

 

여기서는 HttpServletRequest , HttpservletResponse 객체를 직접 사용할 수 없기 때문에

테스트에서 비슷한 역할을 해주는 가짜 MockHttpServletRequest , MockHttpServletResponse 를 사용했다.

 

직접 만든 세션을 실제로 적용해보면 아래와 같다.

 

LoginController - loginV2()

@PostMapping("/login")
public String loginV2(@Valid @ModelAttribute LoginForm form, BindingResult bindingResult, HttpServletResponse response) {
    if(bindingResult.hasErrors()) {
        return "login/loginForm";
    }

    Member loginMember = loginService.login(form.getLoginId(), form.getPassword());
    log.info("loginMember={}", loginMember);

    if(loginMember == null) {
        bindingResult.reject("loginFail", "아이디 또는 비밀번호가 맞지 않습니다.");
        return "login/loginForm";
    }

    // 로그인 성공 처리
    // 세션 관리자를 통해 세션을 생성하고 회원 데이터 보관
    sessionManager.createSession(loginMember, response);

    return "redirect:/";
}

 

 - 기존 login()의 @PostMapping("/login") 주석 처리

 - private final SessionManager sessionManager; 주입

   로그인 성공 시 세션을 등록한다. 세션에 loginMember를 저장해두고, 쿠키도 함께 발행한다.

 

LoginController - logoutV2()

@PostMapping("/logout")
public String logoutV2(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
    // Control + Alt + M 누르면 리펙토링 가능
    sessionManager.expireCookie(request);
    return "redirect:/";
}

기존 logout() 의 @PostMapping("/logout") 주석 처리

로그 아웃시 해당 세션의 정보를 제거한다

 

HomeController - homeLoginV2()

@GetMapping("/")
// 자동으로 타입컨버팅 해준다. 쿠키는 원래 String
public String homeLoginV2(HttpServletRequest request, Model model) {


    // 세션 관리자에 저장된 회원 정보 조회
    Member member = (Member) sessionManager.getSession(request);

    if(member == null) {
        return "home";
    }

    model.addAttribute("member", member);
    return "loginHome";

}

 - private final SessionManager sessionManager; 주입

 - 기존 homeLogin() 의 @GetMapping("/") 주석 처리

 

세션 관리자에서 저장된 회원 정보를 조회한다.

만약 회원 정보가 없으면, 쿠키나 세션이 없는 것 이므로 로그인 되지 않은 것으로 처리한다.

 

정리하면,

사실 세션이라는 것이 뭔가 특별한 것이 아니라 단지 쿠키를 사용하는데,

서버에서 데이터를 유지하는 방법일 뿐이라는 것을 알 수 있다.

 

그런데 프로젝트마다 이러한 세션 개념을 직접 개발하는 것은 상당히 불편할 것이다.

그래서 서블릿도 세션 개념을 지원한다.

이제 직접 만드는 세션 말고, 서블릿이 공식 지원하는 세션을 알아보자.

 

서블릿이 공식 지원하는 세션은 우리가 직접 만든 세션과 동작 방식이 거의 같다.

추가로 세션을 일정시간 사용하지 않으면 해당 세션을 삭제하는 기능을 제공한다.