Django 網站安全設定與攻擊防禦策略

– 11 分鐘閱讀

Django 框架提供許多內建安全機制，但開發者仍需瞭解如何正確設定和使用。設定 DATA_UPLOAD_MAX_NUMBER_FIELDS、DATA_UPLOAD_MAX_MEMORY_SIZE 和 FILE_UPLOAD_MAX_MEMORY_SIZE 可限制請求中的資料量和檔案大小，有效防止大檔案攻擊。設定 ALLOWED_HOSTS 能限制允許的 Host Header 值，避免 Host Header 攻擊。針對 Open Redirect 攻擊，使用 url_has_allowed_host_and_scheme 函式驗證 URL 可有效防禦。使用引數化查詢或 ORM 可避免 SQL 注入攻擊。針對 XSS 攻擊，則需進行輸入驗證和輸出編碼，並搭配內容安全策略。最後，善用 Django Forms 和 CSRF 保護機制能進一步強化網站的安全性，確保使用者資料和網站運作安全無虞。

Django安全設定與攻擊防禦

Django是一個強大的Python網站框架，提供了許多內建的安全功能。然而，開發人員仍需要了解如何正確地設定和使用這些功能，以確保網站的安全。

DATA_UPLOAD_MAX_NUMBER_FIELDS

Django提供了一個設定項DATA_UPLOAD_MAX_NUMBER_FIELDS，用於限制HTTP請求中表單資料的最大欄位數。這可以防止惡意使用者透過提交大量資料來進行攻擊。預設值為1000，但可以根據需要進行調整。

DATA_UPLOAD_MAX_MEMORY_SIZE

另一個重要的設定項是DATA_UPLOAD_MAX_MEMORY_SIZE，它限制了HTTP請求體的最大大小，以防止大檔案攻擊。預設值為2.5MB，但也可以根據需要進行調整。

FILE_UPLOAD_MAX_MEMORY_SIZE

FILE_UPLOAD_MAX_MEMORY_SIZE設定項限制了上傳檔案的最大大小，以防止大檔案攻擊。預設值為2.5MB。

Host Header攻擊

Host Header攻擊是一種常見的網站攻擊方式。攻擊者可以透過修改Host Header來欺騙網站，讓網站將請求導向錯誤的目標。Django提供了一個方法get_host()來安全地取得Host Header的值。

ALLOWED_HOSTS

ALLOWED_HOSTS是一個重要的設定項，用於指定允許的Host Header值。這可以防止Host Header攻擊。開發人員應該在生產環境中設定ALLOWED_HOSTS以確保安全。

Open Redirect攻擊

Open Redirect攻擊是一種常見的網站攻擊方式。攻擊者可以透過建構特殊的URL來欺騙使用者，讓使用者將敏感資料提交給錯誤的目標。開發人員應該在處理URL重定向時進行適當的驗證和過濾，以防止Open Redirect攻擊。

網路安全：攻擊與防禦

在網路安全中，攻擊者會使用各種手段來侵入系統或竊取資料。其中，非法轉址攻擊（Open Redirect）是一種常見的攻擊方式，攻擊者可以透過建構特殊的URL來誘騙使用者存取惡意網站。

非法轉址攻擊

非法轉址攻擊是指攻擊者透過建構特殊的URL來誘騙使用者存取惡意網站。例如，攻擊者可以將惡意網站的URL作為引數加入到合法網站的URL中，當使用者點選該URL時，會被轉址到惡意網站。

from django.views import View
from django.shortcuts import redirect

class OpenRedirectView(View):
    def get(self, request):
        next = request.GET.get('next')
        return redirect(next)

上述程式碼是一個簡單的非法轉址攻擊示例，攻擊者可以透過建構特殊的URL來誘騙使用者存取惡意網站。

防禦非法轉址攻擊

為了防禦非法轉址攻擊，需要對使用者輸入的URL進行驗證和過濾。Django提供了一個名為url_has_allowed_host_and_scheme的函式，可以用來驗證URL是否合法。

from django.http import HttpResponseBadRequest
from django.utils.http import url_has_allowed_host_and_scheme

class ValidatedRedirectView(View):
    def get(self, request):
        next = request.GET.get('next')
        host = request.get_host()
        if url_has_allowed_host_and_scheme(next, host, require_https=True):
            return redirect(next)
        return HttpResponseBadRequest()

上述程式碼是一個簡單的防禦非法轉址攻擊示例，使用url_has_allowed_host_and_scheme函式來驗證URL是否合法。

SQL注入攻擊

SQL注入攻擊是一種常見的攻擊方式，攻擊者可以透過建構特殊的SQL陳述式來竊取或修改資料。例如，攻擊者可以透過在使用者名稱或密碼中插入特殊字元來實作SQL注入攻擊。

SELECT * FROM users WHERE username = '$username' AND password = '$password'

上述SQL陳述式是一個簡單的SQL注入攻擊示例，攻擊者可以透過在使用者名稱或密碼中插入特殊字元來實作SQL注入攻擊。

防禦SQL注入攻擊

為了防禦SQL注入攻擊，需要對使用者輸入的資料進行驗證和過濾。Django提供了一個名為django.db.models.query.QuerySet的類別，可以用來實作SQL查詢。

from django.db import models

class User(models.Model):
    username = models.CharField(max_length=255)
    password = models.CharField(max_length=255)

users = User.objects.filter(username=username, password=password)

上述程式碼是一個簡單的防禦SQL注入攻擊示例，使用django.db.models.query.QuerySet類別來實作SQL查詢。

13.7 SQL 注入攻擊

SQL 注入攻擊是一種常見的網路攻擊，攻擊者可以透過注入惡意的 SQL 程式碼來操控資料函式庫。以下是 Django 中的 SQL 注入攻擊範例：

13.7.1 Raw SQL 查詢

Django 的 objects 屬性提供了一個 raw SQL 查詢的方法。以下是範例：

sql = 'SELECT id, username FROM auth_user'
users_with_username = User.objects.raw(sql)

這個查詢會傳回所有使用者的 id 和 username 欄位。但是，如果攻擊者可以控制 sql 變數的內容，他們可以注入惡意的 SQL 程式碼。例如：

sql = "SELECT * FROM auth_user WHERE first_name = '%s' " % first_name
users = User.objects.raw(sql)

如果 first_name 變數包含惡意的 SQL 程式碼，例如 "Alice' OR first_name = 'Mallory"，攻擊者可以提升自己的許可權。

13.7.2 Database Connection 查詢

Django 也提供了一個 database connection 查詢的方法。以下是範例：

from django.db import connection
sql = """DELETE FROM messaging_authenticatedmessage WHERE id = %s """ % msg_id
with connection.cursor() as cursor:
    cursor.execute(sql)

這個查詢會刪除所有 id 等於 msg_id 的 authenticated message。但是，如果攻擊者可以控制 msg_id 變數的內容，他們可以注入惡意的 SQL 程式碼。例如：

sql = """DELETE FROM messaging_authenticatedmessage WHERE id = %s """ % (42, " OR 1 = 1")

攻擊者可以刪除所有 authenticated message。

防禦措施

要防禦 SQL 注入攻擊，需要使用引數化查詢。以下是範例：

sql = "SELECT * FROM auth_user WHERE first_name = %s"
users = User.objects.raw(sql, [first_name])

這個查詢會安全地將 first_name 變數的內容插入到 SQL 程式碼中。

或者，可以使用命名引數：

sql = "SELECT * FROM auth_user WHERE first_name = %(first_name)s"
users = User.objects.raw(sql, {'first_name': first_name})

這個查詢會安全地將 first_name 變數的內容插入到 SQL 程式碼中。

什麼是跨站指令碼攻擊（XSS）？

跨站指令碼攻擊（XSS）是一種網站應用程式安全漏洞，攻擊者可以將惡意指令碼程式碼注入到網站頁面中，當使用者存取該頁面時，會執行該惡意指令碼，從而實作攻擊者的惡意目標。

跨站指令碼攻擊的型別

跨站指令碼攻擊可以分為三種型別：

  1. 儲存型跨站指令碼攻擊（Stored XSS）：攻擊者將惡意指令碼程式碼儲存到網站的資料函式庫中，當使用者存取相關頁面時，會執行該惡意指令碼。
  2. 反射型跨站指令碼攻擊（Reflected XSS）：攻擊者將惡意指令碼程式碼注入到網站的 URL 引數中，當使用者點選該 URL 時，會執行該惡意指令碼。
  3. 根據 DOM 的跨站指令碼攻擊（DOM-based XSS）：攻擊者將惡意指令碼程式碼注入到網站的 DOM 中，當使用者與網站互動時，會執行該惡意指令碼。

防禦跨站指令碼攻擊

防禦跨站指令碼攻擊需要從多個方面入手：

  1. 輸入驗證：驗證使用者輸入的資料，確保不包含惡意程式碼。
  2. 輸出編碼：對輸出的資料進行編碼，防止惡意程式碼被執行。
  3. 內容安全政策（CSP）：設定內容安全政策，限制網站可以執行的指令碼和樣式。
  4. Cookie 安全：設定 Cookie 的安全屬性，防止 Cookie 被竊取。

XSS攻擊簡介

XSS（Cross-Site Scripting）是一種網頁攻擊方式，指的是攻擊者在網頁中注入惡意的JavaScript程式碼，當使用者瀏覽該網頁時，惡意程式碼會被執行，從而實作攻擊者的惡意目的。

XSS攻擊型別

XSS攻擊主要分為三種型別：

  1. 儲存型XSS：攻擊者將惡意程式碼儲存到網站的資料函式庫中，當使用者瀏覽網站時，惡意程式碼會被執行。
  2. 反射型XSS：攻擊者將惡意程式碼注入到網站的URL中，當使用者點選該URL時，惡意程式碼會被執行。
  3. DOM型XSS：攻擊者將惡意程式碼注入到網站的DOM中，當使用者瀏覽網站時，惡意程式碼會被執行。

XSS攻擊的危害

XSS攻擊可以實作以下幾種危害：

  • 盜取使用者的敏感資訊，例如密碼、信用卡號等
  • 導致使用者進行非預期的操作，例如轉賬、傳送郵件等
  • 導致網站的功能異常，例如修改網站的內容、刪除資料等

防禦XSS攻擊

防禦XSS攻擊需要從多個方面入手：

  1. 輸入驗證：驗證使用者輸入的資料，防止惡意程式碼被注入到網站中。
  2. 輸出編碼：對網站的輸出進行編碼，防止惡意程式碼被執行。
  3. 設定HTTP頭：設定HTTP頭，例如Content-Security-Policy，防止惡意程式碼被執行。

驗證輸入

為了確保使用者輸入的正確性， Django 提供了多種驗證機制。首先，我們需要建立一個新的類別 CreateAuthenticatedMessageView 來處理使用者輸入的驗證。

建立範本

接下來，我們需要建立一個新的範本 authenticatedmessage_form.html 來顯示輸入表單。這個範本應該包含一個表單，內含多個欄位，例如 message 和 hash_value。

<html>
<form method='POST'>
    {% csrf_token %}
    <table>
        {{ form.as_table }}
    </table>
    <input type='submit' value='Submit'>
</form>
</html>

驗證模型

在 models.py 中，我們需要匯入 RegexValidator 類別，並將其應用於 hash_value 欄位，以確保其只包含 64 個十六進位制字元。

from django.core.validators import RegexValidator

class AuthenticatedMessage(Model):
    message = CharField(max_length=100)
    hash_value = CharField(max_length=64, validators=[RegexValidator('[0-9a-f]{64}')])

自定義驗證

有時候，我們需要對多個欄位進行驗證。例如，當使用者提交一個新訊息時，我們希望確保訊息的雜湊值與提交的雜湊值相符。為了實作這一點，我們需要在 AuthenticatedMessage 類別中新增一個 clean 方法。

import hashlib
import hmac
from django.utils.encoding import force_bytes
from django.utils.translation import gettext_lazy as _

class AuthenticatedMessage(Model):
    #...

    def clean(self):
        # 建立 HMAC 函式
        hmac_value = hmac.new(force_bytes('secret_key'), force_bytes(self.message), hashlib.sha256).hexdigest()
        
        # 驗證雜湊值
        if hmac_value!= self.hash_value:
            raise ValidationError(_('雜湊值不相符'))

這個 clean 方法首先建立一個 HMAC 函式，然後計算訊息的雜湊值。最後，它比較計算出的雜湊值與提交的雜湊值，如果不相符，就引發一個 ValidationError。

Django 中的表單驗證和 CSRF 保護

在 Django 中，表單驗證是一個重要的安全機制，用於防止惡意使用者提交不合法的資料。在本文中，我們將介紹如何使用 Django 的內建表單驗證機制和 CSRF 保護來保護您的網站。

表單驗證

Django 提供了一個強大的表單驗證系統，允許您定義表單欄位的驗證規則。您可以使用 forms 模組來建立表單，並使用 is_valid() 方法來驗證使用者輸入的資料。

以下是一個簡單的例子：

from django import forms

class AuthenticatedMessageForm(forms.Form):
    message = forms.CharField(max_length=255)
    hash_value = forms.CharField(max_length=255)

    def clean(self):
        # 驗證 message 和 hash_value 是否匹配
        if self.cleaned_data['message']!= self.cleaned_data['hash_value']:
            raise forms.ValidationError('Message and hash value do not match')

在這個例子中，我們定義了一個 AuthenticatedMessageForm 類別，包含兩個欄位：message 和 hash_value。我們還定義了一個 clean() 方法，用於驗證這兩個欄位是否匹配。如果它們不匹配，我們就丟擲一個 ValidationError 例外。

CSRF 保護

CSRF（Cross-Site Request Forgery）是一種常見的網站攻擊方式，攻擊者可以透過欺騙使用者提交不合法的請求來實作惡意行為。Django 提供了一個內建的 CSRF 保護機制，用於防止這種攻擊。

要啟用 CSRF 保護，您需要在您的表單中新增一個隱藏欄位，包含一個隨機生成的 token。Django 會自動驗證這個 token，以確保請求是來自您的網站。

以下是一個簡單的例子：

from django import forms
from django.middleware.csrf import CsrfViewMiddleware

class AuthenticatedMessageForm(forms.Form):
    message = forms.CharField(max_length=255)
    hash_value = forms.CharField(max_length=255)
    csrf_token = forms.CharField(widget=forms.HiddenInput())

    def clean(self):
        # 驗證 message 和 hash_value 是否匹配
        if self.cleaned_data['message']!= self.cleaned_data['hash_value']:
            raise forms.ValidationError('Message and hash value do not match')

class EmailAuthenticatedMessageView(View):
    def get(self, request):
        form = AuthenticatedMessageForm()
        return render(request, 'email_authenticated_message.html', {'form': form})

    def post(self, request):
        form = AuthenticatedMessageForm(request.POST)
        if form.is_valid():
            # 驗證 CSRF token
            if not CsrfViewMiddleware().process_view(request, None, None, None):
                raise ValueError('CSRF token is invalid')
            # 傳送郵件
            send_email(form.cleaned_data['message'])
            return redirect('success')
        return render(request, 'email_authenticated_message.html', {'form': form})

在這個例子中，我們增加了一個 csrf_token 欄位到表單中，並使用 CsrfViewMiddleware 來驗證 CSRF token。如果 token 無效，我們就丟擲一個 ValueError 例外。

如何使用 Django Forms 實作使用者輸入驗證

在 Django 中，Forms 是一個強大的工具，用於處理使用者輸入和驗證。以下是如何使用 Django Forms 實作使用者輸入驗證的步驟：

1. 定義 Form 類別

首先，需要定義一個 Form 類別，該類別繼承自 django.forms.Form。在這個類別中，定義需要驗證的欄位。

from django import forms

class AuthenticatedMessageForm(forms.Form):
    message = forms.CharField(min_length=1, max_length=100)
    hash_value = forms.CharField(validators=[RegexValidator(regex='[0-9a-f]{64}')])

在上面的例子中，定義了兩個欄位：message 和 hash_value。message 欄位是一個字元欄位，需要至少 1 個字元，最大 100 個字元。hash_value 欄位是一個字元欄位，需要符合正規表示式 [0-9a-f]{64}。

2. 實作驗證邏輯

可以透過實作 clean_ 方法來實作驗證邏輯。例如，可以實作 clean_hash_value 方法來驗證 hash_value 欄位。

from django.core.exceptions import ValidationError
import re

class AuthenticatedMessageForm(forms.Form):
    #...

    def clean_hash_value(self):
        hash_value = self.cleaned_data['hash_value']
        if not re.match(r'^[0-9a-f]{64}$', hash_value):
            raise ValidationError(_('Invalid hash value'))
        return hash_value

在上面的例子中，實作了 clean_hash_value 方法來驗證 hash_value 欄位。如果 hash_value 不符合正規表示式 [0-9a-f]{64}，則引發 ValidationError。

3. 使用 Form 類別進行驗證

可以使用 Form 類別進行驗證，如下所示：

form = AuthenticatedMessageForm(request.POST)
if form.is_valid():
    # 驗證成功
    message = form.cleaned_data['message']
    hash_value = form.cleaned_data['hash_value']
    #...
else:
    # 驗證失敗
    #...

在上面的例子中，建立了一個 AuthenticatedMessageForm 例項，並傳入 request.POST 資料。如果表單驗證成功，則可以存取已驗證的資料。如果表單驗證失敗，則可以存取錯誤資訊。

隨著網路攻擊手段日益複雜，Django的安全性設定與防禦機制的重要性也越發凸顯。分析Django內建的安全機制，例如ALLOWED_HOSTS、DATA_UPLOAD_MAX_MEMORY_SIZE等設定，以及如何防禦Host Header攻擊、Open Redirect攻擊和XSS攻擊等常見威脅，可以發現，雖然Django提供了一些基礎防護，但開發者仍需深入理解其運作原理並根據實際情況進行調整。技術限制深析顯示，單純依靠框架提供的內建功能並不足以應對所有安全挑戰，例如，url_has_allowed_host_and_scheme函式在特定情境下可能存在繞過風險。此外，框架本身的漏洞也可能成為攻擊者的目標。未來3-5年，預計Django將持續強化安全防護機制，並更緊密地與其他安全工具和服務整合。玄貓認為，開發者應持續關注Django安全更新，並將安全考量融入軟體開發生命週期的每個階段，才能有效降低網站安全風險。

玄貓

玄貓

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。