RFC 7515: JSON Web Signature（JWS）
RFC 7515 は、JSON ベースのデータに署名を付与するための仕様です。JWT の署名部分は JWS を使用しています。
第1部: 概要編
JWS とは何か？
JWS（JSON Web Signature）は、任意のデータにデジタル署名または MAC（メッセージ認証コード） を付与するための標準フォーマットです。
JWS の役割:
┌─────────────┐
│ ペイロード │ ← 保護したいデータ
└─────────────┘
│
▼ 署名を付与
┌─────────────┐
│ JWS │ ← 署名付きデータ
└─────────────┘
│
▼ 受信者が検証
✅ 改ざんされていない
✅ 発行者が正しい
JWT との関係
JWT（RFC 7519）の署名付きトークンは、JWS を使用して実装されています。
JWT = JWS を使って署名されたクレームセット
eyJhbGciOiJSUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJodHRwczovL2V4YW1wbGUuY29tIn0.signature
└─────┬─────┘.└──────────────┬──────────────┘.└───┬───┘
Header Payload Signature
(JWS) (JWT Claims) (JWS)
2つのシリアライズ形式
JWS には 2 つのシリアライズ形式があります。
| 形式 | 用途 | 例 |
|---|---|---|
| Compact Serialization | HTTP ヘッダー、URL に含める場合 | JWT で使用 |
| JSON Serialization | 複数署名、複雑な構造が必要な場合 | API レスポンス |
第2部: 詳細編
Compact Serialization
最も一般的な形式。3 つのパートをドット（.）で連結します。
BASE64URL(Header).BASE64URL(Payload).BASE64URL(Signature)
Header（JOSE Header）
署名アルゴリズムやメタデータを含む JSON オブジェクト。
{
"alg": "RS256",
"typ": "JWT",
"kid": "key-2024-01"
}
| パラメータ | 必須 | 説明 |
|---|---|---|
alg | ✅ | 署名アルゴリズム |
typ | △ | メディアタイプ（例: JWT） |
kid | △ | 鍵 ID |
jku | △ | JWK Set URL |
jwk | △ | 公開鍵（JWK 形式） |
x5u | △ | X.509 証明書 URL |
x5c | △ | X.509 証明書チェーン |
x5t | △ | X.509 証明書のサムプリント（SHA-1） |
x5t#S256 | △ | X.509 証明書のサムプリント（SHA-256） |
crit | △ | クリティカルヘッダーパラメータ |
Payload
署名対象のデータ。任意のバイト列。
JWT の場合はクレームセット（JSON）がペイロードになります。
{
"iss": "https://example.com",
"sub": "user-123",
"exp": 1704070800
}
Signature
ヘッダーとペイロードを連結したものに対する署名。
Signature = SIGN(
BASE64URL(Header) + "." + BASE64URL(Payload),
Key
)
JSON Serialization
複数の署名を持つ場合や、保護されないヘッダーが必要な場合に使用します。
General JSON Serialization
{
"payload": "eyJpc3MiOiJodHRwczovL2V4YW1wbGUuY29tIn0",
"signatures": [
{
"protected": "eyJhbGciOiJSUzI1NiJ9",
"header": {
"kid": "key-2024-01"
},
"signature": "cC4hiUPoj9..."
},
{
"protected": "eyJhbGciOiJFUzI1NiJ9",
"header": {
"kid": "key-2024-02"
},
"signature": "DtEhU3..."
}
]
}
Flattened JSON Serialization
単一の署名の場合に使用する簡略形式。
{
"payload": "eyJpc3MiOiJodHRwczovL2V4YW1wbGUuY29tIn0",
"protected": "eyJhbGciOiJSUzI1NiJ9",
"header": {
"kid": "key-2024-01"
},
"signature": "cC4hiUPoj9..."
}
署名アルゴリズム
RFC 7518（JWA）で定義されている署名アルゴリズム。
HMAC（対称鍵）
HS256: HMAC using SHA-256
HS384: HMAC using SHA-384
HS512: HMAC using SHA-512
同じ秘密鍵で署名と検証を行う。
RSA（非対称鍵）
RS256: RSASSA-PKCS1-v1_5 using SHA-256
RS384: RSASSA-PKCS1-v1_5 using SHA-384
RS512: RSASSA-PKCS1-v1_5 using SHA-512
PS256: RSASSA-PSS using SHA-256 and MGF1 with SHA-256
PS384: RSASSA-PSS using SHA-384 and MGF1 with SHA-384
PS512: RSASSA-PSS using SHA-512 and MGF1 with SHA-512
秘密鍵で署名、公開鍵で検証。
ECDSA（楕円曲線）
ES256: ECDSA using P-256 and SHA-256
ES384: ECDSA using P-384 and SHA-384
ES512: ECDSA using P-521 and SHA-512
RSA より短い鍵で同等のセキュリティ。
EdDSA
EdDSA: Edwards-curve Digital Signature Algorithm（Ed25519, Ed448）
RFC 8037 で追加。高速で安全。
none（署名なし）
none: No digital signature or MAC
絶対に本番環境で使用しない。テスト目的のみ。
署名の生成と検証
署名の生成手順
1. JOSE Header を作成
{"alg": "RS256", "typ": "JWT"}
2. Header を Base64URL エンコード
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9
3. Payload を Base64URL エンコード
eyJzdWIiOiJ1c2VyLTEyMyJ9
4. 署名入力を作成
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiJ1c2VyLTEyMyJ9
5. 署名を生成
signature = SIGN(signing_input, private_key)
6. 署名を Base64URL エンコード
dGhpcyBpcyBhIHNpZ25hdHVyZQ
7. JWS Compact Serialization を作成
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiJ1c2VyLTEyMyJ9.dGhpcyBpcyBhIHNpZ25hdHVyZQ
署名の検証手順
1. JWS をパース
Header.Payload.Signature に分割
2. Header を Base64URL デコード
alg を確認（許可されたアルゴリズムか？）
3. 署名入力を再構築
BASE64URL(Header) + "." + BASE64URL(Payload)
4. 署名を Base64URL デコード
5. 適切な鍵を取得
kid があれば鍵を特定
6. 署名を検証
VERIFY(signing_input, signature, public_key)
セキュリティ考慮事項
| 項目 | 推奨事項 |
|---|---|
alg: none | 拒否する。ホワイトリストでアルゴリズムを制限 |
| 鍵混同攻撃 | アルゴリズムと鍵タイプの整合性を確認 |
| 署名検証 | 必ず行う。スキップしない |
| 鍵のローテーション | 定期的に実施。kid で鍵を識別 |
| 署名アルゴリズム | RS256, ES256, PS256 を推奨 |
Detached Payload
ペイロードを JWS 自体に含めず、別途送信する方式。
JWS: eyJhbGciOiJSUzI1NiJ9..signature
↑ ペイロード部分が空
ペイロードは別途送信され、検証時に結合
HTTP 署名などで使用されます。