JSON Web Token (JWT)

В эпоху цифровизации и широкого распространения API-интерфейсов вопрос надёжной, масштабируемой и безопасной авторизации стал как никогда актуален. Особенно это касается высоконагруженных веб-приложений, таких как инженерные платформы для расчёта несущей способности конструкций, где данные и доступ к вычислительным мощностям имеют критическое значение.

Одним из наиболее эффективных способов обеспечения безопасной и производительной авторизации является JWT — JSON Web Token. Это компактный, самодостаточный способ передачи информации между участниками системы в формате JSON, с верификацией подлинности и, при необходимости, конфиденциальности.

Что такое JWT?

JWT (JSON Web Token) — это открытый стандарт (RFC 7519), определяющий компактный и автономный способ безопасной передачи информации между сторонами как объекта JSON. Подпись токена гарантирует его целостность и подлинность.

Токен состоит из трёх частей:

xxxxx.yyyyy.zzzzz

  • Header — заголовок (тип токена и алгоритм подписи, например HMAC SHA256 или RSA)

  • Payload — полезная нагрузка (утверждения: данные о пользователе, правах, сроке действия и др.)

  • Signature — цифровая подпись (на основе секрета или приватного ключа)

Пример заголовка и полезной нагрузки в Base64:

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

Payload:
{
 "sub": "user123",
 "role": "engineer",
 "exp": 1712304000
}

Почему JWT актуален для API и динамических систем?

1. Безопасность

  • Токен подписан секретом (или приватным ключом), его нельзя подделать без знания секрета.

  • Можно внедрять временное окно действия токена через exp, что защищает от долговременного злоупотребления.

2. Масштабируемость

  • JWT не требует хранения на сервере, он самодостаточен. Это позволяет легко масштабировать API горизонтально без синхронизации сессий между серверами.

3. Производительность

  • Вместо загрузки и верификации сессии из базы данных — достаточно верифицировать подпись токена.

4. Удобная интеграция с Single Page Applications (SPA)

  • JWT идеально подходит для React/Vue-приложений, т.к. может храниться в localStorage и передаваться в заголовке запроса.

Пример использования JWT в инженерном API (расчёт несущей способности)

Представим, что у нас есть система, предоставляющая API-интерфейс для выполнения статических расчётов строительных конструкций. Пользователи должны иметь авторизацию для доступа к определённым методам API, например:

  • /api/beam/calculate — расчёт балки по СНиП

  • /api/foundation/load — определение нагрузки на фундамент

Сценарий

  1. Аутентификация Пользователь вводит логин и пароль. Сервер верифицирует данные и возвращает JWT:

    POST /auth/login
{
 "username": "ivanov",
 "password": "123456"
}

Ответ:
{
 "token": "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR..."
}

  2. Доступ к API При последующих запросах клиент отправляет токен в заголовке:

    GET /api/beam/calculate
Authorization: Bearer eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR...

  3. Верификация Сервер проверяет токен:

    • Подпись валидна?

    • Не истёк ли срок действия?

    • У пользователя есть права на данный метод?

    Если всё в порядке, выполняется расчёт.

Расширенные возможности JWT

Роли и права

В Payload можно зашить права:

{
 "sub": "user123",
 "role": "engineer",
 "permissions": ["calculate", "export"],
 "exp": 1712304000
}

Это позволяет реализовать гибкую RBAC-систему (Role-Based Access Control), разграничив, например:

  • Инженеров

  • Администраторов

  • Клиентов

Blacklist (чёрный список)

Хотя JWT самодостаточен, иногда необходимо отозвать токен до окончания срока действия. Это делается с помощью хранения списка "забаненных" токенов (или их ID) в Redis/БД.

Refresh Token

Для повышения безопасности и UX можно использовать два токена:

  • Access Token (короткий срок, например, 15 минут)

  • Refresh Token (долгий срок, 7–30 дней)

Безопасность на практике

Чтобы избежать типичных уязвимостей:

  • Используйте HTTPS — JWT не шифрует данные, поэтому важно защищать канал передачи.

  • Не храните чувствительные данные в Payload — они легко декодируются (хотя не могут быть изменены без нарушения подписи).

  • Ограничивайте срок жизни токена — чем короче, тем безопаснее.

  • Регулярно обновляйте секретный ключ/сертификаты — особенно при утечке.

Примеры реализации

На сервере (Node.js + Express + jsonwebtoken)

const jwt = require('jsonwebtoken');
const secret = 'your-secret-key';

function generateToken(user) {
 return jwt.sign(
 { sub: user.id, role: user.role },
 secret,
 { expiresIn: '1h' }
 );
}

function authenticateToken(req, res, next) {
 const token = req.headers['authorization']?.split(' ')[1];
 if (!token) return res.sendStatus(401);

 jwt.verify(token, secret, (err, user) => {
 if (err) return res.sendStatus(403);
 req.user = user;
 next();
 });
}

JSON Web Token — мощный инструмент в арсенале разработчика современных API и защищённых веб-приложений. Для высоконагруженных и критичных по безопасности систем, таких как инженерные платформы расчётов, JWT обеспечивает:

  • Производительность за счёт отсутствия серверной сессии

  • Гибкую авторизацию через роли и права

  • Простоту масштабирования и интеграции с фронтендом

Внедрение JWT — это шаг в сторону современной архитектуры безопасности, особенно когда проект требует защиты интеллектуальных данных и вычислительных ресурсов.