Django学习笔记之安全

CSRF攻击

CSRF攻击概述

CSRF（Cross Site Request Forgery, 跨站域请求伪造）是一种网络的攻击方式，它在 2007 年曾被列为互联网 20 大安全隐患之一。其他安全隐患，比如 SQL 脚本注入，跨站域脚本攻击等在近年来已经逐渐为众人熟知，很多网站也都针对他们进行了防御。然而，对于大多数人来说，CSRF 却依然是一个陌生的概念。即便是大名鼎鼎的 Gmail, 在 2007 年底也存在着 CSRF 漏洞，从而被黑客攻击而使 Gmail 的用户造成巨大的损失。

CSRF攻击原理

网站是通过cookie来实现登录功能的。而cookie只要存在浏览器中，那么浏览器在访问这个cookie的服务器的时候，就会自动的携带cookie信息到服务器上去。那么这时候就存在一个漏洞了，如果你访问了一个别有用心或病毒网站，这个网站可以在网页源代码中插入js代码，使用js代码给其他服务器发送请求（比如ICBC的转账请求）。那么因为在发送请求的时候，浏览器会自动的把cookie发送给对应的服务器，这时候相应的服务器（比如ICBC网站），就不知道这个请求是伪造的，就被欺骗过去了。从而达到在用户不知情的情况下，给某个服务器发送了一个请求（比如转账）。

防御CSRF攻击

CSRF攻击的要点就是在向服务器发送请求的时候，相应的cookie会自动的发送给对应的服务器。造成服务器不知道这个请求是用户发起的还是伪造的。这时候，我们可以在用户每次访问有表单的页面的时候，在网页源代码中加一个随机的字符串叫做csrf_token，在cookie中也加入一个相同值的csrf_token字符串。以后给服务器发送请求的时候，必须在body中以及cookie中都携带csrf_token，服务器只有检测到cookie中的csrf_token和body中的csrf_token都相同，才认为这个请求是正常的，否则就是伪造的。那么黑客就没办法伪造请求了。在Django中，如果想要防御CSRF攻击，应该做两步工作。第一个是在settings.MIDDLEWARE中添加CsrfMiddleware中间件。第二个是在模版代码中添加一个input标签，加载csrf_token。示例代码如下：

• 服务器代码：

  MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.middleware.gzip.GZipMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware'
  ]
  

• 模版代码：

  <input type="hidden" name="csrfmiddlewaretoken" value="{{ csrf_token }}"/>
  

  或者是直接使用csrf_token标签，来自动生成一个带有csrf token的input标签：

  {% csrf_token %}
  

使用ajax处理csrf防御

如果用ajax来处理csrf防御，那么需要手动的在form中添加csrfmiddlewaretoken，或者是在请求头中添加X-CSRFToken。我们可以从返回的cookie中提取csrf token，再设置进去。示例代码如下：

function getCookie(name) {
    var cookieValue = null;
    if (document.cookie && document.cookie !== '') {
        var cookies = document.cookie.split(';');
        for (var i = 0; i < cookies.length; i++) {
            var cookie = jQuery.trim(cookies[i]);
            // Does this cookie string begin with the name we want?
            if (cookie.substring(0, name.length + 1) === (name + '=')) {
                cookieValue = decodeURIComponent(cookie.substring(name.length + 1));
                break;
            }
        }
    }
    return cookieValue;
}

var myajax = {
    'get': function (args) {
        args['method'] = 'get';
        this.ajax(args);
    },
    'post': function (args) {
        args['method'] = 'post';
        this._ajaxSetup();
        this.ajax(args);
    },
    'ajax': function (args) {
        $.ajax(args);
    },
    '_ajaxSetup': function () {
        $.ajaxSetup({
            beforeSend: function(xhr, settings) {
                if (!/^(GET|HEAD|OPTIONS|TRACE)$/.test(settings.type) && !this.crossDomain) {
                    xhr.setRequestHeader("X-CSRFToken", getCookie('csrftoken'));
                }
            }
        });
    }
};

$(function () {
    $("#submit").click(function (event) {
        event.preventDefault();
        var email = $("input[name='email']").val();
        var money = $("input[name='money']").val();

        myajax.post({
            'url': '/transfer/',
            'data':{
                'email': email,
                'money': money
            },
            'success': function (data) {
                console.log(data);
            },
            'fail': function (error) {
                console.log(error);
            }
        });
    })
});

iframe相关知识

1. iframe可以加载嵌入别的域名下的网页。也就是说可以发送跨域请求。比如我可以在我自己的网页中加载百度的网站，示例代码如下：

   <iframe src="http://www.baidu.com/">
   </ifrmae>
   

2. 因为iframe加载的是别的域名下的网页。根据同源策略，js只能操作属于本域名下的代码，因此js不能操作通过iframe加载来的DOM元素。

3. 如果ifrmae的src属性为空，那么就没有同源策略的限制，这时候我们就可以操作iframe下面的代码了。并且，如果src为空，那么我们可以在iframe中，给任何域名都可以发送请求。

4. 直接在iframe中写html代码，浏览器是不会加载的。

XSS攻击

XSS（Cross Site Script）攻击又叫做跨站脚本攻击。他的原理是用户在使用具有XSS漏洞的网站的时候，向这个网站提交一些恶意的代码，当用户在访问这个网站的某个页面的时候，这个恶意的代码就会被执行，从而来破坏网页的结构，获取用户的隐私信息等。

XSS攻击场景

比如A网站有一个发布帖子的入口，如果用户在提交数据的时候，提交了一段js代码比如：<script>alert("hello world");</script>，然后A网站在渲染这个帖子的时候，直接把这个代码渲染了，那么这个代码就会执行，会在浏览器的窗口中弹出一个模态对话框来显示hello world！如果攻击者能成功的运行以上这么一段js代码，那他能做的事情就有很多很多了！

XSS攻击防御

1. 如果不需要显示一些富文本，那么在渲染用户提交的数据的时候，直接进行转义就可以了。在Django的模板中默认就是转义的。也可以把数据在存储到数据库之前，就转义再存储进去，这样以后在渲染的时候，即使不转义也不会有安全问题，示例代码如下：

    from django.template.defaultfilters import escape
    from .models import Comment
    from django.http import HttpResponse
    def comment(request):
        content = request.POST.get("content")
        escaped_content = escape(content)
        Comment.objects.create(content=escaped_content)
        return HttpResponse('success')
   

2. 如果对于用户提交上来的数据包含了一些富文本（比如：给字体换色，字体加粗等），那么这时候我们在渲染的时候也要以富文本的形式进行渲染，也即需要使用safe过滤器将其标记为安全的，这样才能显示出富文本样式。但是这样又会存在一个问题，如果用户提交上来的数据存在攻击的代码呢，那将其标记为安全的肯定是有问题的。示例代码如下：

    # views.py
    def index(request):
        message = "<span style='color:red;'>红色字体</span><script>alert('hello world');</script>";
        return render_template(request,'index.html',context={"message":message})
   

    # index.html
   

   那么这时候该怎么办呢？这时候我们可以指定某些标签我们是需要的（比如：span标签），而某些标签我们是不需要的（比如：script）那么我们在服务器处理数据的时候，就可以将这些需要的标签保留下来，把那些不需要的标签进行转义，或者干脆移除掉，这样就可以解决我们的问题了。这个方法是可行的，包括很多线上网站也是这样做的，在Python中，有一个库可以专门用来处理这个事情，那就是sanitizer。接下来讲下这个库的使用。

bleach库

bleach库是用来清理包含html格式字符串的库。他可以指定哪些标签需要保留，哪些标签是需要过滤掉的。也可以指定标签上哪些属性是可以保留，哪些属性是不需要的。想要使用这个库，可以通过以下命令进行安装：

pip install bleach

这个库最重要的一个方法是bleach.clean方法，bleach.clean示例代码如下：

import bleach
from bleach.sanitizer import ALLOWED_TAGS,ALLOWED_ATTRIBUTES

@require_http_methods(['POST'])
def message(request):
    # 从客户端中获取提交的数据
    content = request.POST.get('content')

    # 在默认的允许标签中添加img标签
    tags = ALLOWED_TAGS + ['img']
    # 在默认的允许属性中添加src属性
    attributes = {**ALLOWED_ATTRIBUTES,'img':['src']}

    # 对提交的数据进行过滤
    cleaned_content=bleach.clean(content,tags=tags,attributes=attributes)

    # 保存到数据库中
    Message.objects.create(content=cleaned_content)

    return redirect(reverse('index'))

相关介绍如下：

1. tags：表示允许哪些标签。
2. attributes：表示标签中允许哪些属性。
3. ALLOWED_TAGS：这个变量是bleach默认定义的一些标签。如果不符合要求，可以对其进行增加或者删除。
4. ALLOWED_ATTRIBUTES：这个变量是bleach默认定义的一些属性。如果不符合要求，可以对其进行增加或者删除。

bleach更多资料

1. github地址： https://github.com/mozilla/bleach
2. 文档地址： https://bleach.readthedocs.io/

clickjacking（点击劫持）攻击

clickjacking攻击又称作点击劫持攻击。是一种在网页中将恶意代码等隐藏在看似无害的内容（如按钮）之下，并诱使用户点击的手段。

clickjacking攻击场景

场景一

如用户收到一封包含一段视频的电子邮件，但其中的“播放”按钮并不会真正播放视频，而是链入一购物网站。这样当用户试图“播放视频”时，实际是被诱骗而进入了一个购物网站。

场景二

用户进入到一个网页中，里面包含了一个非常有诱惑力的按钮A，但是这个按钮上面浮了一个透明的iframe标签，这个iframe标签加载了另外一个网页，并且他将这个网页的某个按钮和原网页中的按钮A重合，所以你在点击按钮A的时候，实际上点的是通过iframe加载的另外一个网页的按钮。比如我现在有一个百度贴吧，想要让更多的用户来关注，那么我们可以准备以下一个页面：

<!DOCTYPE html>
<html>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312" />
<head>
<title>点击劫持</title>
<style>
    iframe{
        opacity:0.01;
        position:absolute;
        z-index:2;
        width: 100%;
        height: 100%;
    }
    button{
        position:absolute;
        top: 345px;
        left: 630px;
        z-index: 1;
        width: 72px;
        height: 26px;
    }
</style>
</head>
<body>
    这个合影里面怎么会有你？
    <button>查看详情</button>
    <iframe src="http://tieba.baidu.com/f?kw=%C3%C0%C5%AE"></iframe>
</body>
</html>

页面看起来比较简陋，但是实际上可能会比这些更精致一些。当这个页面通过某种手段被传播出去后，用户如果点击了“查看详情”，实际上点击到的是关注的按钮，这样就可以增加了一个粉丝。

clickjacking防御

像以上场景1，是没有办法避免的，受伤害的是用户。而像场景2，受伤害的是百度贴吧网站和用户。这种场景是可以避免的，只要设置百度贴吧不允许使用iframe被加载到其他网页中，就可以避免这种行为了。我们可以通过在响应头中设置X-Frame-Options来设置这种操作。X-Frame-Options可以设置以下三个值：

1. DENY：不让任何网页使用iframe加载我这个页面。
2. SAMEORIGIN：只允许在相同域名（也就是我自己的网站）下使用iframe加载我这个页面。
3. ALLOW-FROM origin：允许任何网页通过iframe加载我这个网页。

在Django中，使用中间件django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware可以帮我们堵上这个漏洞，这个中间件设置了X-Frame-Option为SAMEORIGIN，也就是只有在自己的网站下才可以使用iframe加载这个网页，这样就可以避免其他别有心机的网页去通过iframe去加载了。

SQL注入

所谓SQL注入，就是通过把SQL命令插入到表单中或页面请求的查询字符串中，最终达到欺骗服务器执行恶意的SQL命令。具体来说，它是利用现有应用程序，将（恶意的）SQL命令注入到后台数据库引擎执行的能力，它可以通过在Web表单中输入（恶意）SQL语句得到一个存在安全漏洞的网站上的数据库，而不是按照设计者意图去执行SQL语句。 比如先前的很多影视网站泄露VIP会员密码大多就是通过WEB表单递交查询字符暴出的。

场景

比如现在数据库中有一个front_user表，表结构如下：

class User(models.Model):
    telephone = models.CharField(max_length=11)
    username = models.CharField(max_length=100)
    password = models.CharField(max_length=100)

然后我们使用原生sql语句实现以下需求：

1. 实现一个根据用户id获取用户详情的视图。示例代码如下：

        def index(request):
            user_id = request.GET.get('user_id')
            cursor = connection.cursor()
            cursor.execute("select id,username from front_user where id=%s" % user_id)
            rows = cursor.fetchall()
            for row in rows:
                print(row)
            return HttpResponse('success')
   
   

   这样表面上看起来没有问题。但是如果用户传的user_id是等于1 or 1=1，那么以上拼接后的sql语句为：

    select id,username from front_user where id=1 or 1=1
   
   

   以上sql语句的条件是id=1 or 1=1，只要id=1或者是1=1两个有一个成立，那么整个条件就成立。毫无疑问1=1是肯定成立的。因此执行完以上sql语句后，会将front_user表中所有的数据都提取出来。

2. 实现一个根据用户的username提取用户的视图。示例代码如下：

    def index(request):
        username = request.GET.get('username')
        cursor = connection.cursor()
        cursor.execute("select id,username from front_user where username='%s'" % username)
        rows = cursor.fetchall()
        for row in rows:
            print(row)
        return HttpResponse('success')
   
   

   这样表面上看起来也没有问题。但是如果用户传的username是zhiliao' or '1=1，那么以上拼接后的sql语句为：

    select id,username from front_user where username='zhiliao' or '1=1'
   
   

   以上sql语句的条件是username='zhiliao'或者是一个字符串，毫无疑问，字符串的判断是肯定成立的。因此会将front_user表中所有的数据都提取出来。

sql注入防御

以上便是sql注入的原理。他通过传递一些恶意的参数来破坏原有的sql语句以便达到自己的目的。当然sql注入远远没有这么简单，我们现在讲到的只是冰山一角。那么如何防御sql注入呢？归类起来主要有以下几点：

1. 永远不要信任用户的输入。对用户的输入进行校验，可以通过正则表达式，或限制长度；对单引号和 双"-"进行转换等。

2. 永远不要使用动态拼装sql，可以使用参数化的sql或者直接使用存储过程进行数据查询存取。比如：

    def index(request):
        user_id = "1 or 1=1"
        cursor = connection.cursor()
        cursor.execute("select id,username from front_user where id=%s",(user_id,))
        rows = cursor.fetchall()
        for row in rows:
            print(row)
        return HttpResponse('success')
   
   

3. 永远不要使用管理员权限的数据库连接，为每个应用使用单独的权限有限的数据库连接。

4. 不要把机密信息直接存放，加密或者hash掉密码和敏感的信息。

5. 应用的异常信息应该给出尽可能少的提示，最好使用自定义的错误信息对原始错误信息进行包装。

在Django中如何防御sql注入

1. 使用ORM来做数据的增删改查。因为ORM使用的是参数化的形式执行sql语句的。
2. 如果万一要执行原生sql语句，那么建议不要拼接sql，而是使用参数化的形式。