如何在FastAPI中打造坚不可摧的Web安全防线？

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第一章：基础安全框架认知

一、Web 安全三要素

1.1 机密性（Confidentiality）

原理说明

数据在传输和存储过程中仅对授权方可见，通过加密算法实现数据保护。FastAPI 默认支持 HTTPS 协议，使用 TLS 加密通信信道。

FastAPI 实践

# 安装依赖
# uvicorn[standard]==0.17.6
# cryptography==38.0.4

from fastapi import FastAPI
import ssl

app = FastAPI()

# HTTPS配置示例
ssl_context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLS_SERVER)
ssl_context.load_cert_chain("domain.crt", keyfile="domain.key")

@app.get("/secure-data")
async def get_secure_data():
    return {"message": "This data is encrypted via HTTPS"}

1.2 完整性（Integrity）

实现方式

使用哈希校验和数字签名确保数据未被篡改。FastAPI 通过 Pydantic 模型进行请求数据验证。

数据验证示例

# pydantic==1.10.7
from pydantic import BaseModel

class Transaction(BaseModel):
    amount: float
    recipient: str
    signature: str  # 数字签名字段

@app.post("/transfer")
async def fund_transfer(tx: Transaction):
    # 验证签名逻辑
    if not validate_signature(tx.signature):
        raise HTTPException(400, "Invalid transaction signature")
    return {"status": "completed"}

1.3 可用性（Availability）

防护策略

通过请求速率限制保障服务稳定。使用 Redis 实现分布式限流。

# fastapi-limiter==0.1.5
# redis==4.5.4
from fastapi import Request
from fastapi_limiter import Limiter
from fastapi_limiter.depends import RateLimiter

limiter = Limiter(key_func=lambda: "global")
app.state.limiter = limiter

@app.get("/api/data")
@limiter.limit("10/minute")
async def get_data(request: Request):
    return {"data": "Important resource"}

二、HTTPS 传输层加密

2.1 TLS 握手流程

sequenceDiagram
participant Client
participant Server
Client->>Server: ClientHello (支持的加密套件)
Server->>Client: ServerHello (选定加密套件) + 证书
Client->>Server: 验证证书 + 生成预主密钥
Server->>Client: 完成握手
Note over Client,Server: 开始加密通信

2.2 证书配置实战

# 生成自签名证书
openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -nodes -out domain.crt -keyout domain.key -days 365

三、安全威胁防御

3.1 XSS 防护

场景示例

用户评论输入 <script>alert(1)</script> 时的防御

from fastapi import HTTPException
from html import escape

@app.post("/comments")
async def create_comment(content: str):
    # 自动转义HTML字符
    sanitized_content = escape(content)
    save_to_db(sanitized_content)
    return {"status": "created"}

3.2 CSRF 防护

令牌验证实现

# fastapi-csrf-protect==0.1.1
from fastapi_csrf_protect import CsrfProtect

@CsrfProtect.load_config
def get_csrf_config():
    return {"secret_key": "SECRET_KEY"}

@app.post("/transfer")
async def bank_transfer(
        request: Request,
        csrf_protect: CsrfProtect = Depends()
):
    csrf_protect.validate(request)
    # 执行业务逻辑

3.3 SQL 注入防护

ORM 安全实践

# SQLAlchemy==1.4.39
from sqlalchemy import text

# 危险写法（易受注入攻击）
stmt = text(f"SELECT * FROM users WHERE name = '{name}'")

# 安全写法（参数化查询）
safe_stmt = text("SELECT * FROM users WHERE name = :name").bindparams(name=name)

课后Quiz

问题1

当收到包含<img src=x onerror=alert(1)>的用户输入时，如何处理最安全？

A) 直接存入数据库

B) 使用HTML转义

C) 截断超过50字符的内容

答案解析

正确答案B。通过html.escape()将特殊字符转换为实体（如<），可有效防止浏览器执行恶意脚本。

常见报错解决

报错422 Validation Error

产生原因：

请求体不符合Pydantic模型定义的数据类型

解决方案：

1. 检查请求头Content-Type: application/json
2. 使用Swagger文档测试接口
3. 打印模型校验错误详情：

@app.exception_handler(RequestValidationError)
async def validation_handler(request, exc):
    print(f"Validation error: {exc.errors()}")

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