django-security

Django 安全最佳實踐

全面的 Django 應用程式安全指南，保護您的應用程式免受常見漏洞攻擊。

啟動時機

• 設定 Django 驗證與授權
• 實作用戶權限與角色
• 配置生產環境安全設定
• 檢視 Django 應用程式的安全問題
• 將 Django 應用程式部署至生產環境

核心安全設定

生產環境設定配置

# settings/production.py
import os

DEBUG = False  # 關鍵：絕對不能在生產環境設為 True

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

# 安全標頭
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 與 Cookie
SESSION_COOKIE_HTTPONLY = True
CSRF_COOKIE_HTTPONLY = True
SESSION_COOKIE_SAMESITE = 'Lax'
CSRF_COOKIE_SAMESITE = 'Lax'

# Secret key（必須透過環境變數設定）
SECRET_KEY = os.environ.get('DJANGO_SECRET_KEY')
if not SECRET_KEY:
    raise ImproperlyConfigured('需要設定 DJANGO_SECRET_KEY 環境變數')

# 密碼驗證
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',
    },
]

驗證

自訂用戶模型

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

class User(AbstractUser):
    """自訂用戶模型以提升安全性。"""

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

    USERNAME_FIELD = 'email'  # 使用電子郵件作為使用者名稱
    REQUIRED_FIELDS = ['username']

    class Meta:
        db_table = 'users'
        verbose_name = '使用者'
        verbose_name_plural = '使用者'

    def __str__(self):
        return self.email

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

密碼雜湊

# Django 預設使用 PBKDF2。如需更強的安全性：
PASSWORD_HASHERS = [
    'django.contrib.auth.hashers.Argon2PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2SHA1PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.BCryptSHA256PasswordHasher',
]

Session 管理

# Session 配置
SESSION_ENGINE = 'django.contrib.sessions.backends.cache'  # 或 'db'
SESSION_CACHE_ALIAS = 'default'
SESSION_COOKIE_AGE = 3600 * 24 * 7  # 1 週
SESSION_SAVE_EVERY_REQUEST = False
SESSION_EXPIRE_AT_BROWSER_CLOSE = False  # 使用者體驗較佳，但較不安全

授權

權限

# 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', '可以發布文章'),
            ('can_edit_others', '可以編輯他人的文章'),
        ]

    def user_can_edit(self, user):
        """檢查使用者能否編輯此文章。"""
        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  # 回傳 403 而非重新導向

    def get_queryset(self):
        """僅允許使用者編輯自己的文章。"""
        return Post.objects.filter(author=self.request.user)

自訂權限

# permissions.py
from rest_framework import permissions

class IsOwnerOrReadOnly(permissions.BasePermission):
    """僅允許擁有者編輯物件。"""

    def has_object_permission(self, request, view, obj):
        # 任何請求都允許讀取權限
        if request.method in permissions.SAFE_METHODS:
            return True

        # 僅允許擁有者寫入
        return obj.author == request.user

class IsAdminOrReadOnly(permissions.BasePermission):
    """管理員可執行任何操作，其他人唯讀。"""

    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):
    """僅允許已驗證的使用者。"""

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

角色型存取控制（RBAC）

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

class User(AbstractUser):
    ROLE_CHOICES = [
        ('admin', '管理員'),
        ('moderator', '版務'),
        ('user', '一般使用者'),
    ]
    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:
    """需要管理員角色的 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 注入防護

Django ORM 保護

# 良好：Django ORM 自動跳脫參數
def get_user(username):
    return User.objects.get(username=username)  # 安全

# 良好：對 raw() 使用參數
def search_users(query):
    return User.objects.raw('SELECT * FROM users WHERE username = %s', [query])

# 錯誤：絕不要直接內插使用者輸入
def get_user_bad(username):
    return User.objects.raw(f'SELECT * FROM users WHERE username = {username}')  # 有漏洞！

# 良好：使用 filter 並適當跳脫
def get_users_by_email(email):
    return User.objects.filter(email__iexact=email)  # 安全

# 良好：使用 Q 物件處理複雜查詢
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

raw() 的額外安全措施

# 如果必須使用原始 SQL，務必使用參數
User.objects.raw(
    'SELECT * FROM users WHERE email = %s AND status = %s',
    [user_input_email, status]
)

XSS 防護

模板轉義

{# Django 預設會自動跳脫變數 - 安全 #}
{{ user_input }}  {# 跳脫後的 HTML #}

{# 僅對受信任的內容明確標記為安全 #}
{{ trusted_html|safe }}  {# 未跳脫 #}

{# 使用模板過濾器處理安全的 HTML #}
{{ user_input|escape }}  {# 與預設相同 #}
{{ user_input|striptags }}  {# 移除所有 HTML 標籤 #}

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

安全字串處理

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

# 錯誤：絕不將使用者輸入直接標記為安全而不跳脫
def render_bad(user_input):
    return mark_safe(user_input)  # 有漏洞！

# 良好：先跳脫，再標記為安全
def render_good(user_input):
    return mark_safe(escape(user_input))

# 良好：使用 format_html 處理包含變數的 HTML
from django.utils.html import format_html

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

HTTP 標頭

# settings.py
SECURE_CONTENT_TYPE_NOSNIFF = True  # 防止 MIME 嗅探
SECURE_BROWSER_XSS_FILTER = True  # 啟用 XSS 過濾器
X_FRAME_OPTIONS = 'DENY'  # 防止點擊劫持

# 自訂中介層
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 防護

預設 CSRF 保護

# settings.py - CSRF 預設啟用
CSRF_COOKIE_SECURE = True  # 僅透過 HTTPS 傳送
CSRF_COOKIE_HTTPONLY = True  # 防止 JavaScript 存取
CSRF_COOKIE_SAMESITE = 'Lax'  # 在某些情況下防止 CSRF
CSRF_TRUSTED_ORIGINS = ['https://example.com']  # 受信任的網域

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

# AJAX 請求
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)
});

豁免檢視（請謹慎使用）

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt

@csrf_exempt  # 僅在絕對必要時使用！
def webhook_view(request):
    # 來自外部服務的 Webhook
    pass

檔案上傳安全

檔案驗證

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 magic bytes 驗證檔案類型，並交叉檢查副檔名。"""
    mime = magic.from_buffer(value.read(2048), mime=True)
    value.seek(0)

    if mime not in ALLOWED_MIMES:
        raise ValidationError('不支援的檔案類型。')

    ext = os.path.splitext(value.name)[1].lower()
    if ext not in MIME_TO_EXTENSIONS.get(mime, set()):
        raise ValidationError('檔案副檔名與檔案內容不符。')

def validate_file_size(value):
    """驗證檔案大小（最大 5MB）。"""
    if value.size > 5 * 1024 * 1024:
        raise ValidationError('檔案過大。最大容量為 5MB。')

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

對於難以安裝 libmagic 的環境（例如最小化容器）， 可以改用純 Python 的 filetype 套件作為替代方案：

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 magic bytes 驗證檔案類型。"""
    kind = filetype.guess(value.read(2048))
    value.seek(0)

    if kind is None or kind.mime not in ALLOWED_MIMES:
        raise ValidationError('不支援的檔案類型。')

    ext = os.path.splitext(value.name)[1].lower()
    if ext not in MIME_TO_EXTENSIONS.get(kind.mime, set()):
        raise ValidationError('檔案副檔名與檔案內容不符。')

安全檔案儲存

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

# 在生產環境使用不同的網域存放媒體檔案
MEDIA_DOMAIN = 'https://media.example.com'

# 不要直接提供使用者上傳的檔案
# 對靜態檔案使用 whitenoise 或 CDN
# 對媒體檔案使用不同的伺服器或 S3

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',
    }
}

# 自訂節流器
from rest_framework.throttling import UserRateThrottle

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

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

API 驗證

# 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 my_api_view(request):
    pass

安全部署

Nginx 設定

# /etc/nginx/sites-available/myapp
server {
    listen 443 ssl http2;
    server_name example.com;

    # SSL 設定
    ssl_certificate /etc/ssl/certs/example.com.crt;
    ssl_certificate_key /etc/ssl/private/example.com.key;
    ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
    ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    ssl_session_cache shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 10m;

    # 安全標頭
    add_header Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains" always;
    add_header X-Content-Type-Options nosniff;
    add_header X-Frame-Options DENY;
    add_header X-XSS-Protection "1; mode=block";
    add_header Content-Security-Policy "default-src 'self'";
    add_header Referrer-Policy "strict-origin-when-cross-origin";

    # 靜態檔案
    location /static/ {
        alias /var/www/static/;
        expires 30d;
        access_log off;
    }

    # 媒體檔案
    location /media/ {
        alias /var/www/media/;
        expires 30d;
    }

    # 代理到 Gunicorn
    location / {
        proxy_pass http://unix:/run/gunicorn.sock;
        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;
        proxy_redirect off;
    }
}

環境變數管理

# .env.production（僅作範例，切勿提交至版本控制）
DJANGO_SECRET_KEY=your-secure-secret-key-here
DJANGO_DEBUG=False
DJANGO_ALLOWED_HOSTS=example.com,www.example.com
DATABASE_URL=postgres://user:password@localhost:5432/dbname
REDIS_URL=redis://localhost:6379/0
[email protected]
EMAIL_HOST_PASSWORD=your-email-password

Docker 安全實踐

# Dockerfile.production
FROM python:3.11-slim

# 不要以 root 身分執行
RUN useradd -m -u 1000 appuser

# 安裝必要的系統套件
RUN apt-get update && apt-get install -y --no-install-recommends \
    libpq-dev \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

WORKDIR /app

# 複製 requirements 並安裝（分層建構以利用快取）
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 複製應用程式
COPY --chown=appuser:appuser . .

USER appuser

EXPOSE 8000

CMD ["gunicorn", "config.wsgi:application", "--bind", "0.0.0.0:8000", "--workers", "4"]

安全檢查清單

• DEBUG 設為 False
• SECRET_KEY 使用安全的隨機值
• ALLOWED_HOSTS 已正確設定
• HTTPS 已啟用且設定正確
• 安全標頭已設定（HSTS, CSP, X-Frame-Options 等）
• CSRF 保護已啟用
• 密碼雜湊方式夠強
• Session 已安全配置
• 檔案上傳已驗證類型和大小
• API 受到速率限制
• 資料庫連線使用安全設定
• 無法從用戶端存取敏感資訊
• 所有套件皆為最新版本
• 記錄與監控系統已就位
• 定期安全備份

參考資源

• 官方 Django 安全指南
• OWASP Django 安全清單
• Django 部署文件
• Mozilla 安全指南