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Django CSRF认证 详解Django的CSRF认证实现

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什么是 CSRF

CSRF, Cross Site Request Forgery, 跨站点伪造请求。举例来讲，某个恶意的网站上有一个指向你的网站的链接，如果某个用户已经登录到你的网站上了，那么当这个用户点击这个恶意网站上的那个链接时，就会向你的网站发来一个请求，你的网站会以为这个请求是用户自己发来的，其实呢，这个请求是那个恶意网站伪造的。

1.csrf原理

csrf要求发送post,put或delete请求的时候，是先以get方式发送请求，服务端响应时会分配一个随机字符串给客户端，客户端第二次发送post,put或delete请求时携带上次分配的随机字符串到服务端进行校验

2.Django中的CSRF中间件

首先，我们知道Django中间件作用于整个项目。

在一个项目中，如果想对全局所有视图函数或视图类起作用时，就可以在中间件中实现，比如想实现用户登录判断，基于用户的权限管理（RBAC）等都可以在Django中间件中来进行操作

Django内置了很多中间件,其中之一就是CSRF中间件

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

上面第四个就是Django内置的CSRF中间件

3.Django中间件的执行流程

Django中间件中最多可以定义5个方法

Django中间件的执行顺序

1.请求进入到Django后，会按中间件的注册顺序执行每个中间件中的process_request方法
    如果所有的中间件的process_request方法都没有定义return语句，则进入路由映射，进行url匹配
    否则直接执行return语句，返回响应给客户端

2.依次按顺序执行中间件中的process_view方法
    如果某个中间件的process_view方法没有return语句，则根据第1步中匹配到的URL执行对应的视图函数或视图类
    如果某个中间件的process_view方法中定义了return语句，则后面的视图函数或视图类不会执行,程序会直接返回

3.视图函数或视图类执行完成之后，会按照中间件的注册顺序逆序执行中间件中的process_response方法
    如果中间件中定义了return语句，程序会正常执行，把视图函数或视图类的执行结果返回给客户端
    否则程序会抛出异常

4.程序在视图函数或视图类的正常执行过程中
    如果出现异常，则会执行按顺序执行中间件中的process_exception方法
    否则process_exception方法不会执行
    如果某个中间件的process_exception方法中定义了return语句，则后面的中间件中的process_exception方法不会继续执行了

5.如果视图函数或视图类中使用render方法来向客户端返回数据，则会触发中间件中的process_template_response方法

4.Django CSRF中间件的源码解析

Django CSRF中间件的源码

class CsrfViewMiddleware(MiddlewareMixin):

 def _accept(self, request):
  request.csrf_processing_done = True
  return None

 def _reject(self, request, reason):
  logger.warning(
   'Forbidden (%s): %s', reason, request.path,
   extra={
    'status_code': 403,
    'request': request,
   }
  )
  return _get_failure_view()(request, reason=reason)

 def _get_token(self, request):
  if settings.CSRF_USE_SESSIONS:
   try:
    return request.session.get(CSRF_SESSION_KEY)
   except AttributeError:
    raise ImproperlyConfigured(
     'CSRF_USE_SESSIONS is enabled, but request.session is not '
     'set. SessionMiddleware must appear before CsrfViewMiddleware '
     'in MIDDLEWARE%s.' % ('_CLASSES' if settings.MIDDLEWARE is None else '')
    )
  else:
   try:
    cookie_token = request.COOKIES[settings.CSRF_COOKIE_NAME]
   except KeyError:
    return None

   csrf_token = _sanitize_token(cookie_token)
   if csrf_token != cookie_token:
    # Cookie token needed to be replaced;
    # the cookie needs to be reset.
    request.csrf_cookie_needs_reset = True
   return csrf_token

 def _set_token(self, request, response):
  if settings.CSRF_USE_SESSIONS:
   request.session[CSRF_SESSION_KEY] = request.META['CSRF_COOKIE']
  else:
   response.set_cookie(
    settings.CSRF_COOKIE_NAME,
    request.META['CSRF_COOKIE'],
    max_age=settings.CSRF_COOKIE_AGE,
    domain=settings.CSRF_COOKIE_DOMAIN,
    path=settings.CSRF_COOKIE_PATH,
    secure=settings.CSRF_COOKIE_SECURE,
    httponly=settings.CSRF_COOKIE_HTTPONLY,
   )
   patch_vary_headers(response, ('Cookie',))

 def process_request(self, request):
  csrf_token = self._get_token(request)
  if csrf_token is not None:
   # Use same token next time.
   request.META['CSRF_COOKIE'] = csrf_token

 def process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs):
  if getattr(request, 'csrf_processing_done', False):
   return None

  if getattr(callback, 'csrf_exempt', False):
   return None

  if request.method not in ('GET', 'HEAD', 'OPTIONS', 'TRACE'):
   if getattr(request, '_dont_enforce_csrf_checks', False):
    return self._accept(request)

   if request.is_secure():
    referer = force_text(
     request.META.get('HTTP_REFERER'),
     strings_only=True,
     errors='replace'
    )
    if referer is None:
     return self._reject(request, REASON_NO_REFERER)

    referer = urlparse(referer)

    if '' in (referer.scheme, referer.netloc):
     return self._reject(request, REASON_MALFORMED_REFERER)

    if referer.scheme != 'https':
     return self._reject(request, REASON_INSECURE_REFERER)

    good_referer = (
     settings.SESSION_COOKIE_DOMAIN
     if settings.CSRF_USE_SESSIONS
     else settings.CSRF_COOKIE_DOMAIN
    )
    if good_referer is not None:
     server_port = request.get_port()
     if server_port not in ('443', '80'):
      good_referer = '%s:%s' % (good_referer, server_port)
    else:
     good_referer = request.get_host()

    good_hosts = list(settings.CSRF_TRUSTED_ORIGINS)
    good_hosts.append(good_referer)

    if not any(is_same_domain(referer.netloc, host) for host in good_hosts):
     reason = REASON_BAD_REFERER % referer.geturl()
     return self._reject(request, reason)

   csrf_token = request.META.get('CSRF_COOKIE')
   if csrf_token is None:
    return self._reject(request, REASON_NO_CSRF_COOKIE)

   request_csrf_token = ""
   if request.method == "POST":
    try:
     request_csrf_token = request.POST.get('csrfmiddlewaretoken', '')
    except IOError:
     pass

   if request_csrf_token == "":
    request_csrf_token = request.META.get(settings.CSRF_HEADER_NAME, '')

   request_csrf_token = _sanitize_token(request_csrf_token)
   if not _compare_salted_tokens(request_csrf_token, csrf_token):
    return self._reject(request, REASON_BAD_TOKEN)

  return self._accept(request)

 def process_response(self, request, response):
  if not getattr(request, 'csrf_cookie_needs_reset', False):
   if getattr(response, 'csrf_cookie_set', False):
    return response

  if not request.META.get("CSRF_COOKIE_USED", False):
   return response

  self._set_token(request, response)
  response.csrf_cookie_set = True
  return response

从上面的源码中可以看到，CsrfViewMiddleware中间件中定义了process_request，process_view和process_response三个方法

先来看process_request方法

def _get_token(self, request): 
 if settings.CSRF_USE_SESSIONS: 
  try: 
   return request.session.get(CSRF_SESSION_KEY) 
  except AttributeError: 
   raise ImproperlyConfigured( 
    'CSRF_USE_SESSIONS is enabled, but request.session is not ' 
 'set. SessionMiddleware must appear before CsrfViewMiddleware ' 'in MIDDLEWARE%s.' % ('_CLASSES' if settings.MIDDLEWARE is None else '') 
   ) 
 else: 
  try: 
   cookie_token = request.COOKIES[settings.CSRF_COOKIE_NAME] 
  except KeyError: 
   return None 
 
 csrf_token = _sanitize_token(cookie_token) 
  if csrf_token != cookie_token: 
   # Cookie token needed to be replaced; 
 # the cookie needs to be reset. request.csrf_cookie_needs_reset = True 
 return csrf_token

def process_request(self, request): 
  csrf_token = self._get_token(request) 
  if csrf_token is not None: 
   # Use same token next time. 
  request.META['CSRF_COOKIE'] = csrf_token

从Django项目配置文件夹中读取 CSRF_USE_SESSIONS 的值，如果获取成功，则 从session中读取CSRF_SESSION_KEY的值 ，默认为 '_csrftoken' ，如果没有获取到 CSRF_USE_SESSIONS 的值，则从发送过来的请求中获取 CSRF_COOKIE_NAME 的值，如果没有定义则返回None。

再来看process_view方法

在process_view方法中，先检查视图函数是否被 csrf_exempt 装饰器装饰，如果视图函数没有被csrf_exempt装饰器装饰，则程序继续执行，否则返回None。接着从request请求头中或者cookie中获取携带的token并进行验证，验证通过才会继续执行与URL匹配的视图函数，否则就返回 403 Forbidden 错误。

实际项目中，会在发送POST,PUT,DELETE,PATCH请求时，在提交的form表单中添加

{% csrf_token %}

即可，否则会出现403的错误

5.csrf_exempt装饰器和csrf_protect装饰器

5.1 基于Django FBV

在一个项目中，如果注册起用了 CsrfViewMiddleware 中间件，则项目中所有的视图函数和视图类在执行过程中都要进行CSRF验证。

此时想使某个视图函数或视图类不进行CSRF验证，则可以使用 csrf_exempt 装饰器装饰不想进行CSRF验证的视图函数

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt

@csrf_exempt 
def index(request): 
 pass

也可以把csrf_exempt装饰器直接加在URL路由映射中，使某个视图函数不经过CSRF验证

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt 
 
from users import views 
 
urlpatterns = [ 
 url(r'^admin/', admin.site.urls), 
 url(r'^index/',csrf_exempt(views.index)), 
]

同样的，如果在一个Django项目中，没有注册起用 CsrfViewMiddleware 中间件，但是想让某个视图函数进行CSRF验证，则可以使用 csrf_protect 装饰器

csrf_protect装饰器的用法跟csrf_exempt装饰器用法相同 ，都可以加上视图函数上方装饰视图函数或者在URL路由映射中直接装饰视图函数

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt 

@csrf_protect 
def index(request): 
 pass

或者

from django.views.decorators.csrf import csrf_protect 
 
from users import views 
 
urlpatterns = [ 
 url(r'^admin/', admin.site.urls), 
 url(r'^index/',csrf_protect(views.index)), 
]

5.1 基于Django CBV

上面的情况是基于Django FBV的，如果是基于Django CBV，则不可以直接加在视图类的视图函数中了

此时有三种方式来对Django CBV进行CSRF验证或者不进行CSRF验证

方法一，在视图类中定义dispatch方法，为dispatch方法加csrf_exempt装饰器

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt
from django.utils.decorators import method_decorator

class UserAuthView(View):

 @method_decorator(csrf_exempt)
 def dispatch(self, request, *args, **kwargs):
  return super(UserAuthView,self).dispatch(request,*args,**kwargs)

 def get(self,request,*args,**kwargs):
  pass

 def post(self,request,*args,**kwargs):
  pass

 def put(self,request,*args,**kwargs):
  pass

 def delete(self,request,*args,**kwargs):
  pass

方法二：为视图类上方添加装饰器

@method_decorator(csrf_exempt,name='dispatch')
class UserAuthView(View):
 def get(self,request,*args,**kwargs):
  pass

 def post(self,request,*args,**kwargs):
  pass

 def put(self,request,*args,**kwargs):
  pass

 def delete(self,request,*args,**kwargs):
  pass

方式三：在url.py中为类添加装饰器

from django.views.decorators.csrf import csrf_exempt

urlpatterns = [
 url(r'^admin/', admin.site.urls),
 url(r'^auth/', csrf_exempt(views.UserAuthView.as_view())),
]

csrf_protect装饰器的用法跟上面一样

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