django-security (Django 安全最佳实践)

Django 安全最佳实践

全面的 Django 应用安全指南，旨在防御常见漏洞。

何时激活

• 设置 Django 身份验证和授权
• 实现用户权限和角色
• 配置生产环境安全设置
• 审查 Django 应用的安全问题
• 将 Django 应用部署到生产环境

核心安全设置

生产环境设置配置

# settings/production.py
import os

DEBUG = False  # 关键：在生产环境中绝不能设为 True

ALLOWED_HOSTS = os.environ.get('ALLOWED_HOSTS', '').split(',')

# 安全头部
SECURE_SSL_REDIRECT = True
SESSION_COOKIE_SECURE = True
CSRF_COOKIE_SECURE = True
SECURE_HSTS_SECONDS = 31536000  # 1 年
SECURE_HSTS_INCLUDE_SUBDOMAINS = True
SECURE_HSTS_PRELOAD = True
SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF = True
SECURE_BROWSER_XSS_FILTER = True
X_FRAME_OPTIONS = 'DENY'

# HTTPS 和 Cookies
SESSION_COOKIE_HTTPONLY = True
CSRF_COOKIE_HTTPONLY = True
SESSION_COOKIE_SAMESITE = 'Lax'
CSRF_COOKIE_SAMESITE = 'Lax'

# 密钥（必须通过环境变量设置）
SECRET_KEY = os.environ.get('DJANGO_SECRET_KEY')
if not SECRET_KEY:
    raise ImproperlyConfigured('DJANGO_SECRET_KEY 环境变量是必需的')

# 密码验证
AUTH_PASSWORD_VALIDATORS = [
    {
        'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.UserAttributeSimilarityValidator',
    },
    {
        'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.MinimumLengthValidator',
        'OPTIONS': {
            'min_length': 12,
        }
    },
    {
        'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.CommonPasswordValidator',
    },
    {
        'NAME': 'django.contrib.auth.password_validation.NumericPasswordValidator',
    },
]

身份验证

自定义用户模型

# apps/users/models.py
from django.contrib.auth.models import AbstractUser
from django.db import models

class User(AbstractUser):
    """用于增强安全性的自定义用户模型。"""

    email = models.EmailField(unique=True)
    phone = models.CharField(max_length=20, blank=True)

    USERNAME_FIELD = 'email'  # 使用邮箱作为用户名
    REQUIRED_FIELDS = ['username']

    class Meta:
        db_table = 'users'
        verbose_name = '用户'
        verbose_name_plural = '用户'

    def __str__(self):
        return self.email

# settings/base.py
AUTH_USER_MODEL = 'users.User'

密码哈希

# Django 默认使用 PBKDF2。如需更强的安全性：
PASSWORD_HASHERS = [
    'django.contrib.auth.hashers.Argon2PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2SHA1PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.BCryptSHA256PasswordHasher',
]

会话管理

# 会话配置
SESSION_ENGINE = 'django.contrib.sessions.backends.cache'  # 或 'db'
SESSION_CACHE_ALIAS = 'default'
SESSION_COOKIE_AGE = 3600 * 24 * 7  # 1 周
SESSION_SAVE_EVERY_REQUEST = False
SESSION_EXPIRE_AT_BROWSER_CLOSE = False  # 更好的用户体验，但安全性较低

授权

权限

# models.py
from django.db import models
from django.contrib.auth.models import Permission

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    content = models.TextField()
    author = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)

    class Meta:
        permissions = [
            ('can_publish', '可以发布文章'),
            ('can_edit_others', '可以编辑他人的文章'),
        ]

    def user_can_edit(self, user):
        """检查用户是否可以编辑此文章。"""
        return self.author == user or user.has_perm('app.can_edit_others')

# views.py
from django.contrib.auth.mixins import LoginRequiredMixin, PermissionRequiredMixin
from django.views.generic import UpdateView

class PostUpdateView(LoginRequiredMixin, PermissionRequiredMixin, UpdateView):
    model = Post
    permission_required = 'app.can_edit_others'
    raise_exception = True  # 返回 403 而非重定向

    def get_queryset(self):
        """仅允许用户编辑自己的文章。"""
        return Post.objects.filter(author=self.request.user)

自定义权限

# permissions.py
from rest_framework import permissions

class IsOwnerOrReadOnly(permissions.BasePermission):
    """仅允许所有者编辑对象。"""

    def has_object_permission(self, request, view, obj):
        # 任何请求都允许读取权限
        if request.method in permissions.SAFE_METHODS:
            return True

        # 仅所有者拥有写入权限
        return obj.author == request.user

class IsAdminOrReadOnly(permissions.BasePermission):
    """管理员可执行所有操作，其他用户只读。"""

    def has_permission(self, request, view):
        if request.method in permissions.SAFE_METHODS:
            return True
        return request.user and request.user.is_staff

class IsVerifiedUser(permissions.BasePermission):
    """仅允许已验证的用户。"""

    def has_permission(self, request, view):
        return request.user and request.user.is_authenticated and request.user.is_verified

基于角色的访问控制 (RBAC)

# models.py
from django.contrib.auth.models import AbstractUser, Group

class User(AbstractUser):
    ROLE_CHOICES = [
        ('admin', '管理员'),
        ('moderator', '版主'),
        ('user', '普通用户'),
    ]
    role = models.CharField(max_length=20, choices=ROLE_CHOICES, default='user')

    def is_admin(self):
        return self.role == 'admin' or self.is_superuser

    def is_moderator(self):
        return self.role in ['admin', 'moderator']

# Mixins
class AdminRequiredMixin:
    """要求管理员角色的 Mixin。"""

    def dispatch(self, request, *args, **kwargs):
        if not request.user.is_authenticated or not request.user.is_admin():
            from django.core.exceptions import PermissionDenied
            raise PermissionDenied
        return super().dispatch(request, *args, **kwargs)

SQL 注入防范

Django ORM 保护

# 好：Django ORM 自动转义参数
def get_user(username):
    return User.objects.get(username=username)  # 安全

# 好：在 raw() 中使用参数
def search_users(query):
    return User.objects.raw('SELECT * FROM users WHERE username = %s', [query])

# 差：切勿直接插值用户输入
def get_user_bad(username):
    return User.objects.raw(f'SELECT * FROM users WHERE username = {username}')  # 危险！

# 好：使用 filter 并进行适当转义
def get_users_by_email(email):
    return User.objects.filter(email__iexact=email)  # 安全

# 好：使用 Q 对象进行复杂查询
from django.db.models import Q
def search_users_complex(query):
    return User.objects.filter(
        Q(username__icontains=query) |
        Q(email__icontains=query)
    )  # 安全

使用 raw() 时的额外安全性

# 如果必须使用原生 SQL，请始终使用参数
User.objects.raw(
    'SELECT * FROM users WHERE email = %s AND status = %s',
    [user_input_email, status]
)

XSS 防范

模板转义

{# Django 默认自动转义变量 - 安全 #}
{{ user_input }}  {# 已转义的 HTML #}

{# 仅对可信内容显式标记为安全 #}
{{ trusted_html|safe }}  {# 未转义 #}

{# 使用模板过滤器处理安全 HTML #}
{{ user_input|escape }}  {# 与默认相同 #}
{{ user_input|striptags }}  {# 移除所有 HTML 标签 #}

{# JavaScript 转义 #}
<script>
    var username = {{ username|escapejs }};
</script>

安全字符串处理

from django.utils.safestring import mark_safe
from django.utils.html import escape

# 差：切勿将用户输入不经转义标记为安全
def render_bad(user_input):
    return mark_safe(user_input)  # 危险！

# 好：先转义，再标记为安全
def render_good(user_input):
    return mark_safe(escape(user_input))

# 好：对包含变量的 HTML 使用 format_html
from django.utils.html import format_html

def greet_user(username):
    return format_html('<span class="user">{}</span>', escape(username))

HTTP 头部

# settings.py
SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF = True  # 防止 MIME 嗅探
SECURE_BROWSER_XSS_FILTER = True  # 启用 XSS 过滤器
X_FRAME_OPTIONS = 'DENY'  # 防止点击劫持

# 自定义中间件
from django.conf import settings

class SecurityHeaderMiddleware:
    def __init__(self, get_response):
        self.get_response = get_response

    def __call__(self, request):
        response = self.get_response(request)
        response['X-Content-Type-Options'] = 'nosniff'
        response['X-Frame-Options'] = 'DENY'
        response['X-XSS-Protection'] = '1; mode=block'
        response['Content-Security-Policy'] = "default-src 'self'"
        return response

CSRF 保护

默认 CSRF 保护

# settings.py - CSRF 默认启用
CSRF_COOKIE_SECURE = True  # 仅通过 HTTPS 发送
CSRF_COOKIE_HTTPONLY = True  # 防止 JavaScript 访问
CSRF_COOKIE_SAMESITE = 'Lax'  # 在某些情况下防止 CSRF
CSRF_TRUSTED_ORIGINS = ['https://example.com']  # 受信任的域名

# 模板用法
<form method="post">
    {% csrf_token %}
    {{ form.as_p }}
    <button type="submit">提交</button>
</form>

# AJAX 请求
function getCookie(name) {
    let cookieValue = null;
    if (document.cookie && document.cookie !== '') {
        const cookies = document.cookie.split(';');
        for (let i = 0; i < cookies.length; i++) {
            const cookie = cookies[i].trim();
            if (cookie.substring(0, name.length + 1) === (name + '=')) {
                cookieValue = decodeURIComponent(cookie.substring(name.length + 1));
                break;
            }
        }
    }
    return cookieValue;
}

fetch('/api/endpoint/', {
    method: 'POST',
    headers: {
        'X-CSRFToken': getCookie('csrftoken'),
        'Content-Type': 'application/json',
    },
    body: JSON.stringify(data)
});

豁免视图（谨慎使用）

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt

@csrf_exempt  # 仅在绝对必要时使用！
def webhook_view(request):
    # 来自外部服务的 Webhook
    pass

文件上传安全

文件验证

import os
import magic  # pip install python-magic
from django.core.exceptions import ValidationError

ALLOWED_MIMES = {
    'image/jpeg', 'image/png', 'image/gif', 'application/pdf',
}

MIME_TO_EXTENSIONS = {
    'image/jpeg': {'.jpg', '.jpeg'},
    'image/png': {'.png'},
    'image/gif': {'.gif'},
    'application/pdf': {'.pdf'},
}

def validate_file_type(value):
    """使用魔数验证文件类型，并交叉检查扩展名。"""
    mime = magic.from_buffer(value.read(2048), mime=True)
    value.seek(0)

    if mime not in ALLOWED_MIMES:
        raise ValidationError('不支持的文件类型。')

    ext = os.path.splitext(value.name)[1].lower()
    if ext not in MIME_TO_EXTENSIONS.get(mime, set()):
        raise ValidationError('文件扩展名与文件内容不匹配。')

def validate_file_size(value):
    """验证文件大小（最大 5MB）。"""
    if value.size > 5 * 1024 * 1024:
        raise ValidationError('文件太大。最大大小为 5MB。')

# models.py
class Document(models.Model):
    file = models.FileField(
        upload_to='documents/',
        validators=[validate_file_type, validate_file_size]
    )

对于安装 libmagic 有困难的环境（例如最小化容器），可以使用纯 Python 的 filetype 包作为替代：

import os
from django.core.exceptions import ValidationError

import filetype  # pip install filetype

ALLOWED_MIMES = {
    'image/jpeg', 'image/png', 'image/gif', 'application/pdf',
}

MIME_TO_EXTENSIONS = {
    'image/jpeg': {'.jpg', '.jpeg'},
    'image/png': {'.png'},
    'image/gif': {'.gif'},
    'application/pdf': {'.pdf'},
}

def validate_file_type(value):
    """使用魔数验证文件类型。"""
    kind = filetype.guess(value.read(2048))
    value.seek(0)

    if kind is None or kind.mime not in ALLOWED_MIMES:
        raise ValidationError('不支持的文件类型。')

    ext = os.path.splitext(value.name)[1].lower()
    if ext not in MIME_TO_EXTENSIONS.get(kind.mime, set()):
        raise ValidationError('文件扩展名与文件内容不匹配。')

安全文件存储

# settings.py
MEDIA_ROOT = '/var/www/media/'
MEDIA_URL = '/media/'

# 在生产环境中为媒体文件使用独立域名
MEDIA_DOMAIN = 'https://media.example.com'

# 不要直接提供用户上传的文件
# 使用 whitenoise 或 CDN 处理静态文件
# 使用独立的服务器或 S3 处理媒体文件

API 安全

速率限制

# settings.py
REST_FRAMEWORK = {
    'DEFAULT_THROTTLE_CLASSES': [
        'rest_framework.throttling.AnonRateThrottle',
        'rest_framework.throttling.UserRateThrottle'
    ],
    'DEFAULT_THROTTLE_RATES': {
        'anon': '100/day',
        'user': '1000/day',
        'upload': '10/hour',
    }
}

# 自定义限速器
from rest_framework.throttling import UserRateThrottle

class BurstRateThrottle(UserRateThrottle):
    scope = 'burst'
    rate = '60/min'

class SustainedRateThrottle(UserRateThrottle):
    scope = 'sustained'
    rate = '1000/day'

API 身份验证

# settings.py
REST_FRAMEWORK = {
    'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': [
        'rest_framework.authentication.TokenAuthentication',
        'rest_framework.authentication.SessionAuthentication',
        'rest_framework_simplejwt.authentication.JWTAuthentication',
    ],
    'DEFAULT_PERMISSION_CLASSES': [
        'rest_framework.permissions.IsAuthenticated',
    ],
}

# views.py
from rest_framework.decorators import api_view, permission_classes
from rest_framework.permissions import IsAuthenticated

@api_view(['GET', 'POST'])
@permission_classes([IsAuthenticated])
def user_profile(request):
    pass

API 输入验证

# serializers.py
from rest_framework import serializers

class UserSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = User
        fields = ['email', 'username', 'role']
        read_only_fields = ['role']

class CreateUserSerializer(serializers.Serializer):
    email = serializers.EmailField()
    username = serializers.CharField(min_length=3, max_length=50)
    password = serializers.CharField(min_length=12, write_only=True)

    def validate_email(self, value):
        if User.objects.filter(email=value).exists():
            raise serializers.ValidationError('该邮箱已被注册。')
        return value

安全部署

环境变量管理

# .env.example（不要提交 .env 文件！）
DJANGO_SECRET_KEY=your-secret-key
ALLOWED_HOSTS=example.com,www.example.com
DB_NAME=myapp
DB_USER=myapp
DB_PASSWORD=secure-password
DB_HOST=localhost
DB_PORT=5432
EMAIL_HOST=smtp.example.com
EMAIL_PORT=587
EMAIL_USE_TLS=True

Web 服务器配置

# nginx.conf
server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name example.com;

    ssl_certificate /etc/ssl/certs/example.com.crt;
    ssl_certificate_key /etc/ssl/private/example.com.key;

    # 安全头部
    add_header X-Frame-Options DENY;
    add_header X-Content-Type-Options nosniff;
    add_header X-XSS-Protection "1; mode=block";
    add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
    add_header Content-Security-Policy "default-src 'self'";

    location /static/ {
        alias /var/www/static/;
        expires 30d;
    }

    location /media/ {
        alias /var/www/media/;
        expires 30d;
    }

    location / {
        proxy_pass http://127.0.0.1:8000;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;
    }
}

server {
    listen 80;
    server_name example.com;
    return 301 https://$server_name$request_uri;
}

Docker 安全

# Dockerfile
FROM python:3.11-slim

# 以非 root 用户运行
RUN useradd --create-home --shell /bin/bash appuser

WORKDIR /app

# 复制依赖文件
COPY requirements.txt .

# 安装依赖
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 复制应用代码
COPY . .

# 更改文件所有者
RUN chown -R appuser:appuser /app

# 切换到非 root 用户
USER appuser

EXPOSE 8000

CMD ["gunicorn", "myapp.wsgi:application", "--bind", "0.0.0.0:8000"]

日志和监控

安全日志

# settings.py
import logging.config

LOGGING = {
    'version': 1,
    'disable_existing_loggers': False,
    'formatters': {
        'verbose': {
            'format': '{levelname} {asctime} {module} {message}',
            'style': '{',
        },
    },
    'handlers': {
        'file': {
            'level': 'INFO',
            'class': 'logging.FileHandler',
            'filename': '/var/log/django/security.log',
            'formatter': 'verbose',
        },
        'console': {
            'level': 'WARNING',
            'class': 'logging.StreamHandler',
            'formatter': 'verbose',
        },
    },
    'loggers': {
        'django.security': {
            'handlers': ['file', 'console'],
            'level': 'INFO',
            'propagate': True,
        },
        'django.request': {
            'handlers': ['file', 'console'],
            'level': 'WARNING',
            'propagate': True,
        },
    },
}

安全清单

部署前检查

• DEBUG 设为 False
• SECRET_KEY 通过环境变量设置
• ALLOWED_HOSTS 正确配置
• SECURE_SSL_REDIRECT 启用
• SESSION_COOKIE_SECURE 和 CSRF_COOKIE_SECURE 启用
• HSTS 已配置
• 密码验证器已启用
• 数据库密码强度足够
• 静态文件和媒体文件未从应用服务器提供
• API 端点受到速率限制保护
• 文件上传验证到位
• 日志已配置
• 生产数据库使用备份
• 第三方依赖已更新
• 自定义视图中的 SQL 注入已检查
• 模板中正确转义的用户输入
• CSRF 保护对所有 POST 表单已启用

其他资源

• Django 安全文档
• OWASP Django 安全清单
• Django 安全检查清单