26.1 常见安全风险与威胁

在 Python 项目开发中，安全是不可忽视的重要环节。常见的安全风险主要包括以下几类：

26.1.1 注入攻击

SQL 注入：攻击者通过在输入中插入恶意 SQL 语句，操纵数据库操作。例如，在用户登录功能中，若直接拼接用户输入的用户名和密码到 SQL 查询语句中，可能导致攻击者无需正确密码即可登录。

示例：存在 SQL 注入风险的代码

# 不安全的做法：直接拼接用户输入

username = request.form.get('username')

password = request.form.get('password')

sql = f"SELECT * FROM users WHERE username='{username}' AND password='{password}'"

# 执行SQL查询...

攻击者输入username=' OR '1'='1，password=' OR '1'='1，会使 SQL 语句变为SELECT * FROM users WHERE username='' OR '1'='1' AND password='' OR '1'='1'，从而查询到所有用户信息。

命令注入：攻击者通过输入恶意命令字符串，使应用程序执行未授权的系统命令。例如，使用os.system直接执行包含用户输入的命令。

26.1.2 跨站脚本攻击（XSS）

攻击者在网页中注入恶意脚本，当其他用户访问该网页时，脚本会在用户浏览器中执行，可能窃取用户 Cookie、会话信息等。在 Python Web 应用中，若未对用户输入的内容进行过滤就直接渲染到页面，容易引发 XSS 攻击。

26.1.3 跨站请求伪造（CSRF）

攻击者诱导已登录的用户在不知情的情况下发送恶意请求，利用用户的身份执行未授权操作。例如，诱导用户点击包含恶意链接的邮件，该链接会触发用户已登录的银行网站执行转账操作。

26.1.4 权限与认证漏洞

弱密码与密码泄露：用户使用简单密码，或应用程序未对密码进行加密存储，导致密码容易被破解或泄露。

权限控制不严：未正确验证用户权限，导致用户可访问或操作未授权的资源。例如，通过修改 URL 中的 ID 参数访问其他用户的信息。

26.1.5 依赖库安全问题

使用存在安全漏洞的第三方库，攻击者可利用这些漏洞入侵系统。例如，某些老旧版本的库可能存在远程代码执行、信息泄露等漏洞。

26.2 安全防护策略与实践

26.2.1 防止注入攻击

SQL 注入防护：

使用参数化查询或 ORM 框架（如 SQLAlchemy），避免直接拼接 SQL 语句。

对用户输入进行严格过滤和验证。

示例：使用参数化查询防止 SQL 注入

# 安全的做法：使用参数化查询

username = request.form.get('username')

password = request.form.get('password')

# 使用?作为占位符

sql = "SELECT * FROM users WHERE username=? AND password=?"

# 执行查询时传入参数

cursor.execute(sql, (username, password))

命令注入防护：

避免使用os.system等直接执行包含用户输入的命令。

若必须执行系统命令，使用subprocess模块，并对用户输入进行严格验证，只允许特定的安全字符。

26.2.2 防范 XSS 攻击

对用户输入的内容进行 HTML 转义，将特殊字符（如<、>、&等）转换为对应的实体编码。

在 Python Web 框架中，使用框架提供的模板系统自动转义功能。例如，Flask 的 Jinja2 模板默认会对变量进行转义。

示例：Flask 模板中使用自动转义

<!-- 安全：Jinja2默认转义 -->

<p>{{ user_input }}</p>

<p>{{ user_input|safe }}</p>

设置适当的Content-Security-Policy（CSP）响应头，限制脚本的加载和执行。

26.2.3 防范 CSRF 攻击

在关键操作（如转账、修改密码）中使用 CSRF 令牌，验证请求的合法性。

验证请求的Referer或Origin头，确保请求来自可信来源。

使用 SameSite Cookie 属性，限制 Cookie 仅在同站请求中发送。

示例：Flask 中使用 CSRF 保护

from flask_wtf.csrf import CSRFProtect

app = Flask(__name__)

app.secret_key = 'secret_key' # 必须设置密钥

csrf = CSRFProtect(app) # 启用CSRF保护

在表单中添加 CSRF 令牌：

<form method="POST">

</form>

26.2.4 强化认证与授权

密码安全：

使用强哈希算法（如 bcrypt、Argon2）存储密码，避免明文或弱哈希（如 MD5、SHA1）。

强制用户使用复杂密码，包含大小写字母、数字和特殊字符。

示例：使用 bcrypt 加密密码

import bcrypt

# 加密密码

password = "user_password".encode('utf-8')

salt = bcrypt.gensalt()

hashed_password = bcrypt.hashpw(password, salt)

# 验证密码

if bcrypt.checkpw(password, hashed_password):

print("密码正确")

else:

print("密码错误")

权限控制：

实现基于角色的访问控制（RBAC），为不同用户分配不同角色和权限。

在访问敏感资源前，严格验证用户的权限。

26.2.5 依赖库安全管理

定期更新依赖库，及时修复已知安全漏洞。

使用工具扫描依赖库的安全问题，如safety、pip-audit。

示例：使用 safety 检查依赖安全

# 安装safety

pip install safety

# 检查依赖漏洞

safety check --full-report

只使用官方或可信来源的库，避免使用未知或未维护的库。

26.3 数据安全与加密

26.3.1 数据传输加密

使用 HTTPS 协议传输数据，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。在 Python Web 应用中，配置 SSL 证书启用 HTTPS。

示例：Flask 应用启用 HTTPS

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

if __name__ == '__main__':

# 使用SSL证书和密钥

app.run(ssl_context=('cert.pem', 'key.pem'))

26.3.2 敏感数据加密存储

对数据库中的敏感数据（如身份证号、银行卡号）进行加密存储，即使数据库被入侵，攻击者也无法直接获取敏感信息。可使用对称加密算法（如 AES）或非对称加密算法（如 RSA）。

示例：使用 cryptography 库进行 AES 加密

from cryptography.fernet import Fernet

# 生成密钥（保存好，丢失后无法解密）

key = Fernet.generate_key()

cipher_suite = Fernet(key)

# 加密数据

sensitive_data = "银行卡号：1234567890".encode('utf-8')

encrypted_data = cipher_suite.encrypt(sensitive_data)

# 解密数据

decrypted_data = cipher_suite.decrypt(encrypted_data).decode('utf-8')

26.3.3 数据备份与恢复

定期备份数据库和重要文件，确保数据在丢失或损坏时能够恢复。

对备份数据进行加密，防止备份数据泄露。

26.4 安全审计与监控

26.4.1 安全日志记录

记录关键操作日志，如用户登录、权限变更、敏感数据访问等，便于事后审计和追踪安全事件。

日志中应包含操作时间、用户 ID、操作内容、IP 地址等信息，但避免记录敏感信息（如密码）。

示例：记录安全日志

import logging

from logging.handlers import RotatingFileHandler

# 配置安全日志

logger = logging.getLogger('security')

logger.setLevel(logging.INFO)

handler = RotatingFileHandler('security.log', maxBytes=1024*1024, backupCount=5)

formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(user)s - %(action)s - %(ip)s - %(message)s')

handler.setFormatter(formatter)

logger.addHandler(handler)

# 记录用户登录日志

logger.info('用户登录成功', extra={'user': '张三', 'action': 'login', 'ip': '192.168.1.1'})

26.4.2 入侵检测与告警

使用入侵检测系统（IDS）监控异常行为，如多次失败的登录尝试、异常的请求模式等。

配置告警机制，当检测到可疑活动时，通过邮件、短信等方式及时通知管理员。

示例：检测多次登录失败

from collections import defaultdict

import time

# 记录登录失败次数

login_attempts = defaultdict(list)

def check_login_attempts(ip):

# 保留最近10分钟的失败记录

now = time.time()

attempts = [t for t in login_attempts[ip] if now - t < 600]

login_attempts[ip] = attempts

# 若10分钟内失败超过5次，触发告警

if len(attempts) >= 5:

send_alert(f"IP {ip} 登录失败次数过多，可能存在暴力破解")

return False

return True

def login_failed(ip):

login_attempts[ip].append(time.time())

26.5 安全开发流程与最佳实践

26.5.1 安全开发生命周期（SDLC）

将安全集成到软件开发生命周期的各个阶段：

需求与设计阶段：进行安全需求分析和威胁建模，识别潜在安全风险。

开发阶段：遵循安全编码规范，使用安全的库和工具，进行代码安全审查。

测试阶段：进行安全测试，包括渗透测试、漏洞扫描等。

部署与维护阶段：配置安全的运行环境，定期更新和补丁，监控安全事件。

26.5.2 安全编码规范

遵循 Python 安全编码指南，避免常见的安全错误。

对用户输入进行 “白名单” 验证，只允许预期的输入格式。

最小权限原则：应用程序和进程只拥有完成工作所必需的最小权限。

26.6 小结

本章介绍了 Python 项目中常见的安全风险，如注入攻击、XSS、CSRF 等，以及对应的防护策略和实践方法，包括防止注入、强化认证授权、依赖库安全管理、数据加密等。同时，还探讨了安全审计、监控及安全开发流程。

安全是一个持续的过程，需要开发者在项目的整个生命周期中保持警惕，不断学习和更新安全知识，采用最新的安全技术和工具。通过实施有效的安全防护措施，可以显著降低项目的安全风险，保护用户数据和系统安全。

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Python入门学习教程:第 26 章 Python 项目安全防护