JWE (JSON Web Encryption) je bezpečnostní standard, který šifruje citlivá data API a zajišťuje, že k nim bude mít přístup pouze zamýšlený příjemce. Zde je to, co potřebujete vědět:

• Co to děláŠifruje požadavky a odpovědi API, aby byla data důvěrná a bezpečná.
• Jak to fungujeKombinuje asymetrické (veřejný/soukromý klíč) a symetrické šifrování pro silnou ochranu.
• Proč je to důležité:
  • Uchovává citlivá data v tajnosti.
  • Ověřuje integritu a pravost dat.
  • Funguje bezproblémově s OAuth a OpenID Connect.
• Struktura tokenuTokeny JWE mají 5 částí – záhlaví, šifrovaný klíč, inicializační vektor, šifrovaný text a ověřovací tag.

Rychlé výhody:

• Zabezpečení datChrání citlivé informace během přenosu.
• Vícevrstvé šifrováníPoužívá pokročilé algoritmy jako AES-GCM a RSA-OAEP.
• VšestrannostVhodné pro zabezpečené zasílání zpráv, finanční transakce a další.

JWE je klíčové pro zabezpečení API v odvětvích, jako jsou finance a zdravotnictví, kde je ochrana citlivých dat nezbytná. Čtěte dále a dozvíte se, jak funguje a jak jej efektivně implementovat.

JWE JSON Web Encryption Tutorial & usecase

Komponenty JWE

Tokeny JWE se skládají z pěti částí kódovaných pomocí base64url, které hrají klíčovou roli v zabezpečení komunikace API. Tyto komponenty tvoří páteř šifrovaných interakcí API a zajišťují ochranu citlivých dat.

Části tokenu JWE

Token JWE je strukturován do pěti segmentů kódovaných pomocí base64url, oddělených tečkami. Tato konstrukce nejen zabezpečuje data, ale také zajišťuje efektivní přenos.

Komponent	Účel	Příklad obsahu
Záhlaví	Obsahuje šifrovací metadata, jako například identifikátory algoritmů	{"alg":"RSA-OAEP-256","enc":"A256GCM"}
Šifrovaný klíč	Ukládá šifrovaný symetrický klíč (klíč šifrování obsahu)	Šifrovaná verze CEK
Inicializační vektor	Přidává náhodnost pro zajištění jedinečných výsledků šifrování	Náhodná hodnota použitá během šifrování
Šifrovaný text	Obsahuje zašifrované datové zatížení	Šifrovaná citlivá data
Ověřovací štítek	Ověřuje integritu tokenu	Hodnota kryptografického ověření

Například Auth0 generuje přístupové tokeny JWT, které jsou nejprve podepsány pomocí JSON Web Signature (JWS) a poté zašifrovány pomocí JWE s použitím formátu JWE Compact.

Metody šifrování JWE

JWE používá hybridní šifrovací model, který kombinuje symetrické a asymetrické šifrování. Jádrem tohoto procesu je šifrovací klíč obsahu (CEK) s několika možnostmi správy klíčů:

Přímé šifrování
Tato metoda se spoléhá na předem sdílené symetrické klíče mezi vydavatelem a příjemcem. Předem sdílený klíč slouží jako CEK, což z něj činí dobrou volbu pro menší datové části a rychlejší zpracování.

Šifrování klíčů
V tomto přístupu vydavatel generuje náhodný CEK a šifruje ho veřejným RSA klíčem příjemce. Tato metoda je ideální pro bezpečné sdílení dat s více příjemci.

Metody klíčové dohody
Pro větší bezpečnost JWE podporuje techniky shody klíčů pomocí kryptografie eliptických křivek:

• Dohoda o přímém klíčiOdvozuje CEK přímo pomocí dočasných párů klíčů eliptické křivky.
• Klíčová dohoda s obalemPoužívá páry klíčů s eliptickou křivkou k odvození obalovacího klíče, který následně zašifruje CEK.

Volba metody šifrování ovlivňuje jak zabezpečení, tak výkon. Symetrické algoritmy obecně poskytují rychlejší výkon ve srovnání s asymetrickými, což z nich činí praktickou volbu pro vysoce výkonné API systémy.

Zde je příklad kódovaného JWE tokenu:

eyJhbGciOiJSU0EtT0FFUCJ9.OKOawDo13gRp2ojaHV7LF5gC.48V1_ALb6US04U3b.5eym8LUKS8MB8lE.XFBoMYUZodetZdvTiFvSkQ 

Tato struktura zajišťuje, že citlivá data API zůstanou během přenosu a ukládání v bezpečí a zároveň nabízí adaptabilitu potřebnou pro splnění různých bezpečnostních požadavků. Tento rámec je nezbytný pro nastavení záhlaví JWE a kroků šifrování, jak je podrobně popsáno v implementační příručce.

Průvodce implementací JWE

Jakmile pochopíte základní komponenty JWE, je čas ponořit se do procesu šifrování. Tato příručka vás provede kroky k bezpečné konfiguraci a implementaci JWE pro přenos dat.

Konfigurace záhlaví JWE

Záhlaví JWE je místo, kde definujete parametry šifrování. Obsahuje několik klíčových polí:

Parametr	Účel	Společné hodnoty
alg	Určuje algoritmus šifrování klíče	RSA-OAEP, RSA1_5, A128KW
encyklopedie	Označuje algoritmus šifrování obsahu	A128GCM, A256GCM
dítě	Identifikuje klíč	UUID nebo vlastní identifikátor
typ	Definuje typ tokenu	„JWT“

Zde je příklad správně nakonfigurované hlavičky JWE:

{ "alg": "RSA-OAEP-256", "enc": "A256GCM", "kid": "2023-key-1", "typ": "JWT" } 

Jakmile je záhlaví nastaveno, můžete zašifrovat datovou část.

Kroky šifrování datové části

Chcete-li zašifrovat datovou část API, postupujte takto:

• Krok 1: Vygenerujte šifrovací klíč obsahu (CEK)
  Vytvořte náhodný CEK, který odpovídá požadované délce klíče pro zvolený algoritmus.
• Krok 2: Příprava inicializačního vektoru (IV)
  Vygenerujte unikátní IV, abyste zajistili, že šifrování bude bezpečné a nepředvídatelné.
• Krok 3: Zašifrování datového zatížení
  Převeďte datovou část do formátu UTF-8 a poté ji zašifrujte pomocí vybraného algoritmu (například A256GCM). Nakonec vygenerujte ověřovací značku pro zajištění integrity dat.

„JWT nejsou bezpečné jen proto, že jsou JWT, ale způsob, jakým jsou používány, určuje, zda jsou bezpečné, či nikoli.“ – Michał Trojanowski, inženýr produktového marketingu ve společnosti Curity

Po dokončení šifrování je dalším krokem dešifrování a ověření.

Proces dešifrování tokenů

Dešifrování tokenu JWE zahrnuje několik kritických kroků pro zajištění bezpečnosti a správné správy klíčů:

• Ověření záhlaví
  Analyzujte a dekódujte hlavičku JWE. Potvrďte, že jsou algoritmy podporovány, a ověřte... dítě pole pro nalezení správného klíče.
• Klíčové rozlišení
  Použijte dítě parametr pro nalezení dešifrovacího klíče. Ujistěte se, že klíč je platný a jeho platnost nevypršela.
• Dešifrovací operace
  Dekódujte zašifrovaný klíč, dešifrujte CEK pomocí soukromého klíče příjemce a poté použijte CEK k dešifrování datové části. Během tohoto procesu ověřte ověřovací značku pro potvrzení integrity dat.

Zde je příklad ošetření chyb u běžných problémů s dešifrováním:

{ "error_handling": { "invalid_algorithm": "Odmítnout token a zaznamenat bezpečnostní událost", "key_not_found": "401 Neautorizováno", "decryption_failure": "400 Chybný požadavek" } } 

„Proces dešifrování zprávy je opačný než proces šifrování. Pokud některý z těchto kroků selže, JWE MUSÍ být odmítnuta.“ – RFC 7516

Auth0 poskytuje praktickou demonstraci těchto principů. Jejich implementace používá JWS k podepisování přístupových tokenů JWT, následované šifrováním JWE ve formátu Compact serializace. Tento vrstvený přístup zajišťuje silný bezpečnostní model pro komunikaci API.

Bezpečnostní pokyny JWE

Bezpečná implementace JWE vyžaduje pečlivou pozornost věnovanou správě klíčů, řešení chyb a vylepšení výkonu.

Správa klíčů

Efektivní správa šifrovacích klíčů je základem zabezpečení JWE. Níže uvádíme několik základních postupů:

Praxe	Implementace	Bezpečnostní výhoda
Otočení klíče	Pravidelně střídejte klíče	Omezuje expozici v případě ohrožení
Úložiště klíčů	Použití hardwarových bezpečnostních modulů (HSM)	Poskytuje fyzické a bezpečné úložiště
Řízení přístupu	Používejte řízení přístupu na základě rolí	Snižuje riziko neoprávněného přístupu
Strategie zálohování	Šifrování a ukládání záloh offline	Zajišťuje obnovu v případě selhání

Pro další ochranu klíčů je ukládejte odděleně od kódu aplikace, například v proměnných prostředí. Pravidelná rotace klíčů pomáhá minimalizovat rizika spojená s kompromitací klíčů.

Řešení běžných chyb

Chyby jako „Neplatný kompaktní JWE“ mohou narušit vaši implementaci. Často pramení z neshody ověřování, konfliktů souborů cookie nebo nesprávného nastavení strategie JWT. Zde je návod, jak je řešit:

• Vymažte soubory cookie, abyste eliminovali konflikty.
• Explicitně exportujte možnosti ověřování ve vaší konfiguraci.
• Definujte strategii JWT pro zajištění správného zpracování.
• Ověřte, zda se adresa URL NextAuth shoduje s adresou URL, na které běží vaše aplikace.

Včasné řešení těchto problémů pomůže udržet bezproblémovou funkčnost.

Rychlost a efektivita

Pro zlepšení výkonu JWE zvažte tyto strategie:

• Implementace ukládání do mezipaměti
  Pro optimalizaci zpracování tokenů použijte vícevrstvé ukládání do mezipaměti. Například:
  • Ukládání výsledků do mezipaměti pro často používané tokeny.
  • Lokální ukládání do mezipaměti disku pro mezilehlá data.
  • Vzdálené ukládání do mezipaměti disku pro distribuované systémy.
• Optimalizace komprese
  Povolte kompresi Gzip pro HTTP odpovědi, abyste zmenšili velikost datových částí, zejména u obsahu s velkým množstvím textu. Tím se výrazně zkrátí doba odezvy.
• Hardwarová akcelerace
  Využijte moderní hardwarové moduly určené pro kryptografické úlohy. Tyto nástroje mohou odlehčit náročné šifrovací procesy, zvýšit celkovou rychlost a snížit zátěž systému.

sbb-itb-59e1987

Požadavky na server pro JWE

Pro efektivní implementaci JSON Web Encryption (JWE) musí být servery vybaveny výkonem a kapacitou pro zpracování šifrovacích operací a správu konzistentního provozu API. Jak je uvedeno v procesech šifrování a dešifrování, výkon těchto serverů hraje klíčovou roli v zajištění bezpečnosti a efektivity JWE.

Serverion Funkce zabezpečení API

Nabídky Serverionu Konfigurace VPS a dedikovaných serverů které poskytují základní infrastrukturu pro bezpečnou implementaci JWE. Jejich platforma obsahuje několik funkcí určených ke zvýšení zabezpečení API:

Funkce	Specifikace	Bezpečnostní výhoda
Integrace SSL/TLS	Vestavěná podpora Let's Encrypt	Zabezpečuje data během přenosu pomocí HTTPS
Ochrana DDoS	Zmírňování rizik na podnikové úrovni	Zabraňuje přerušení služeb
Zabezpečení hardwaru	Dedikovaná jádra CPU a paměť	Efektivně zvládá kryptografické operace
Úložiště klíčů	Izolovaná úložná prostředí	Zajišťuje bezpečnou správu šifrovacích klíčů

Tyto servery jsou předkonfigurované se základními kryptografickými knihovnami, které podporují operace jako RSA-OAEP a AES GCM. Umožňují také vzdálené načítání JSON Web Key (JWK), což zajišťuje bezproblémovou integraci s šifrovacími pracovními postupy.

Standardy spolehlivosti serverů

Pro nepřetržitý a bezpečný provoz JWE musí servery splňovat přísné standardy spolehlivosti a zabezpečení. Zde je třeba zvážit:

• Požadavky na infrastrukturu
  Moderní JWE sestavy vyžadují robustní hardware. To zahrnuje dostatek paměti, vyhrazená jádra CPU pro šifrovací úlohy, rychlé úložiště pro rychlé načtení klíčů a vysokou propustnost sítě pro efektivní zpracování šifrovaného provozu.
• Bezpečnostní protokoly
  Udržování bezpečného serverového prostředí zahrnuje přísné postupy, jako například:
  • Pravidelné aktualizace a podrobné protokolování pro zajištění bezpečnosti i výkonu.
  • Segmentace sítě pro ochranu úložiště klíčů.
  • Řízení přístupu na základě rolí pro omezení neoprávněného přístupu.

Implementace sdružování připojení může navíc optimalizovat výkon databáze tím, že udržuje aktivní připojení pro více požadavků API, čímž se snižuje režijní náklady na navazování nových.

„JSON Web Encryption (JWE) představuje šifrovaný obsah pomocí datových struktur založených na JSON.“ – M. Jones, Microsoft

Shrnutí

JWE (JSON Web Encryption) hraje klíčovou roli v zabezpečení komunikace API šifrováním citlivých dat. To zajišťuje, že data zůstanou soukromá, neporušená a bezpečně přenášená. Jeho pětidílná struktura – záhlaví, šifrovaný klíč, IV, šifrovaný text a ověřovací tag – poskytuje solidní rámec, který chrání data, i když procházejí více přenosovými body. Díky tomu je JWE nepostradatelné pro udržení bezpečného provozu API.

Při implementaci JWE je třeba pečlivě zvážit klíčové komponenty serverové infrastruktury:

Komponent	Bezpečnostní požadavek	Provozní dopad
Správa klíčů	Bezpečné úložiště a řízení přístupu	Zabraňuje neoprávněnému přístupu ke klíčům
Výkon zpracování	Vyhrazené zdroje CPU	Zajišťuje efektivní šifrovací operace
Úložné systémy	Bezpečné úložiště s rychlým přístupem	Umožňuje rychlé a bezpečné získání klíčů
Kapacita sítě	Vysoká propustnost	Bezproblémově zpracovává šifrovaný provoz

Dobře nakonfigurované servery jsou pro efektivní fungování JWE klíčové. Efektivní správou šifrovacích úloh tyto konfigurace nejen posilují bezpečnostní funkce JWE, ale také pomáhají splňovat požadavky na dodržování předpisů, jako jsou HIPAA a PCI DSS. To zajišťuje, že i když jsou tokeny zachyceny, zůstanou bez správných dešifrovacích klíčů nečitelné.

Kombinace AES-GCM a RSA-OAEP poskytuje silný bezpečnostní základ, díky čemuž je JWE obzvláště cenné pro citlivé aplikace, jako je zabezpečené zasílání zpráv a systémy s více klienty. Díky tomu se JWE stalo základním kamenem moderních bezpečnostních rámců API.

Nejčastější dotazy

Jaký je rozdíl mezi JWE a JWS a kdy byste měli použít JWE k zabezpečení komunikace API?

JSON Web Encryption (JWE) vs. JSON Web Signature (JWS)

JSON Web Encryption (JWE) a Webový podpis JSON (JWS) každý z nich hraje odlišnou roli v zabezpečení dat.

• Svědkové Jehovovi zaměřuje se na zajištění integrity a autenticity dat. Toho dosahuje podepsáním datové části, která zůstává viditelná, ale je chráněna před neoprávněnou manipulací.
• JWEna druhou stranu šifruje datovou část, aby byla zachována důvěrnost, a zpřístupňuje ji pouze těm, kteří mají správný dešifrovací klíč.

Pokud pracujete s citlivými informacemi – jako jsou osobní nebo finanční údaje – JWE je lepší volbou. Je obzvláště užitečný pro zabezpečení dat odesílaných přes nedůvěryhodné sítě nebo při dodržování přísných předpisů, jako například HIPAA nebo PCI DSS, je nezbytné. JWE navíc dobře funguje pro šifrování tokenů uložených v databázích a přidává tak vrstvu ochrany před neoprávněným přístupem.

Jaké problémy mohou nastat při používání JWE ve vysoce provozovaných API systémech a jak je lze vyřešit?

Při začlenění JSON Web Encryption (JWE) V systémech API s vysokým provozem se můžete setkat s určitými překážkami, zejména s ohledem na výkon a škálovatelnost. Kroky šifrování a dešifrování mohou zvýšit latenci, což může potenciálně zpomalit dobu odezvy během špičky. Navíc šifrované datové zátěže bývají větší, což může nafouknout HTTP hlavičky a prodloužit dobu přenosu.

Pro řešení těchto problémů se vývojáři mohou obrátit na optimalizované šifrovací knihovny, které snižují nároky na zpracování. Dalšími účinnými strategiemi pro zvýšení efektivity je udržování šifrovaných dat co nejmenších a ukládání často používaných tokenů do mezipaměti. Pro lepší škálovatelnost může implementace asynchronního šifrování umožnit API zvládat více simultánních požadavků bez kompromisů ve výkonu. Díky pečlivému vyvážení zabezpečení a rychlosti může JWE bezproblémově fungovat i ve vysoce náročných prostředích.

Jak mohu připravit svůj server na efektivní zpracování šifrování a dešifrování JWE?

Abyste připravili server na zpracování procesů JSON Web Encryption (JWE), věnujte zvýšenou pozornost těmto kritickým oblastem:

• VýkonUjistěte se, že váš server má dostatečný výkon procesoru a paměti pro správu šifrovacích a dešifrovacích úloh, zejména při velkém provozu nebo při práci s velkými datovými zátěžemi. Použití hardwarové akcelerace pro kryptografické operace může pomoci zvýšit rychlost zpracování.
• Správa klíčůImplementujte bezpečný přístup ke generování, ukládání a rotaci šifrovacích klíčů. Asymetrické klíče jsou oblíbenou volbou pro bezpečnou výměnu klíčů a mohou poskytnout lepší škálovatelnost.
• Konfigurace softwaruVyberte spolehlivé knihovny pro implementaci JWE a udržujte je aktuální, abyste předešli zranitelnostem. Správná konfigurace těchto knihoven je klíčová pro udržení bezpečnosti i efektivity.

Řešením těchto oblastí bude váš server dobře vybaven pro spolehlivé zpracování šifrování a dešifrování JWE.

Související příspěvky na blogu

• Vysvětlení end-to-end šifrování pro hosting
• Kontrolní seznam pro zabezpečení Cloud Storage API
• Jak zabezpečit připojení Cloud Storage API
• Jak end-to-end šifrování chrání podniková data