深入Django：用户认证与权限控制实战指南
title: 深入Django：用户认证与权限控制实战指南date: 2024/5/7 18:50:33
updated: 2024/5/7 18:50:33
categories:
[*]后端开发
tags:
[*]Auth
[*]Decorators
[*]Permissions
[*]Guardian
[*]RESTAuth
[*]SessionMgmt
[*]MFA
第1章：入门Django与设置
1.1 Django安装与环境配置
在开始使用Django之前，需要确保已经安装了Python环境。在安装好Python后，可以使用以下命令安装Django：
pip install Django确保已安装Django后，可以使用以下命令检查版本：
django-admin --version1.2 创建第一个Django项目和应用
创建一个新的Django项目：
django-admin startproject myproject进入项目目录：
cd myproject创建一个新的Django应用：
python manage.py startapp myapp1.3 设置基础用户模型
Django默认提供一个基本的用户模型，如果需要定制用户模型，可以在myproject/settings.py中进行设置。
例如，可以添加一个新的字段age：
# myproject/settings.py
AUTH_USER_MODEL = 'myapp.NewUser'
# myapp/models.py
from django.contrib.auth.models import AbstractUser
from django.db import models
class NewUser(AbstractUser):
age = models.PositiveIntegerField(null=True, blank=True)
def __str__(self):
return f'{self.username} ({self.email})'在数据库迁移中应用新的用户模型：
python manage.py makemigrations
python manage.py migrate现在，已经完成了基本的Django项目和应用的创建，并设置了一个基础的用户模型。
第2章：Django认证系统
2.1 用户模型详解
在Django中，AUTH_USER_MODEL设置决定了你如何处理用户。默认的用户模型是django.contrib.auth.models.User
，但如你之前设置的，可以创建自定义用户模型。例如，NewUser模型需要继承AbstractUser，并包含username,email, 和age等字段。
2.2 用户注册、登录与验证
[*]注册：Django的UserCreationForm和UserChangeForm可以用于用户注册，通常在myapp/forms.py中定义。在views.py
中使用UserCreationForm.as_view()创建视图。
from django.contrib.auth import get_user_model
from django.urls import reverse_lazy
from django.views import generic
class RegisterView(generic.CreateView):
form_class = get_user_model().forms.UserCreationForm
success_url = reverse_lazy('login')
template_name = 'registration/register.html'
[*]登录：LoginView和LogoutView在django.contrib.auth.views中，使用LoginView.as_view()和LogoutView.as_view()。
from django.contrib.auth.views import LoginView, LogoutView
class CustomLoginView(LoginView):
template_name = 'registration/login.html'
[*]验证：用户登录后，Django会自动验证用户。在views.py中，你可以使用@login_required装饰器确保只有登录用户才能访问某些视图。
from django.contrib.auth.decorators import login_required
@login_required
def protected_view(request):
# 只有已登录用户可以访问的视图
...2.3 自定义认证视图和URL
要自定义登录或注册视图，可以创建一个类视图并定义get和post方法。在urls.py中，使用path来映射URL到这些视图。
from django.urls import path
from .views import CustomLoginView, CustomRegisterView
urlpatterns = [
path('login/', CustomLoginView.as_view(), name='login'),
path('register/', CustomRegisterView.as_view(), name='register'),
]2.4 CSRF保护
Django的CSRF（跨站请求伪造）保护是通过在表单中添加一个隐藏的CSRF
token来实现的。确保在所有需要用户交互的表单（如注册和登录表单）中使用{% csrf_token %}模板标签。
此外，你可以在settings.py中启用CSRF保护：
CSRF_COOKIE_NAME = 'my_custom_cookie_name'
CSRF_COOKIE_SECURE = True
CSRF_COOKIE_HTTPONLY = True这将确保CSRF令牌的安全传输。
第3章：认证中间件和信号
3.1 中间件在认证中的作用
认证中间件
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是Django提供的一种处理请求和响应的机制，它位于视图函数之前和之后。在认证中，django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware
负责检测请求是否已通过身份验证。如果用户未登录，中间件会重定向到登录页面。一旦用户登录，中间件会设置request.user
，使得视图可以访问用户信息。
3.2 用户登录状态管理
Django的认证系统会在用户登录后自动设置request.user，这使得在视图中可以通过request.user
访问用户信息。但如果你想在会话之外存储用户状态（例如，记住用户名），可以使用
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django.contrib.auth.middleware.SessionAuthenticationMiddleware
，它会将用户信息存储在会话中。如果需要自定义登录状态的持久性，可以考虑使用django.contrib.auth.backends.RemoteUserBackend
或创建自己的Backend实现。
3.3 认证信号与事件处理
认证信号是Django的一种通知机制，用于在认证过程中触发特定事件。例如，user_logged_in和user_logged_out
信号分别在用户登录和登出时发送。你可以通过注册接收器来处理这些信号，执行额外的操作，如发送邮件通知或更新用户会话记录。
from django.contrib.auth import get_user_model
from django.dispatch import receiver
from django.db.models.signals import post_save
# 注册接收器
@receiver(post_save, sender=get_user_model())
def create_or_update_user_profile(sender, instance, created, **kwargs):
if created:
# 用户创建时，创建用户profile
else:
# 用户更新时，更新userprofile通过这种方式，你可以扩展Django认证系统的功能，而无需直接修改核心代码。
第4章：权限系统基础
4.1 Django内置权限模型
Django的权限系统主要依赖于django.contrib.auth.models模块中的以下几个模型：
[*]User：表示用户，每个用户都有一个唯一的用户名和密码。
[*]Group：用于组织用户，一个用户可以属于多个组。
[*]Permission：表示一个操作或资源的权限，例如“管理博客”或“查看文章”。
[*]UserPermission（也称为user_has_perm）：关联用户和权限，表示用户拥有特定的权限。
4.2 用户角色与权限关联
在Django中，用户和权限通常是通过Group
来关联的。用户可以被添加到一个或多个组中，而组则被赋予了特定的权限。这样，如果一个用户属于某个具有特定权限的组，那么该用户就自动获得了该组的所有权限。通过这种方式，可以实现角色（如管理员、编辑员等）的权限管理。
4.3 分组与权限管理
[*]创建和管理组：使用Group模型，你可以创建新的组，然后将用户添加到组中。例如：
group = Group.objects.create(name='Administrators')
user = User.objects.get(username='john')
group.user_set.add(user)
[*]为组分配权限：使用Permission模型，为组赋予特定的权限，然后将组与这些权限关联起来。例如：
permission = Permission.objects.get(codename='add_article')
group.permissions.add(permission)
[*]检查用户权限：在视图中，可以使用user.has_perm()或user.has_module_perms()方法检查用户是否具有特定的权限。
if request.user.has_perm('blog.add_article'):
# 用户有添加文章的权限通过这种方式，Django的权限系统允许你以灵活的方式管理用户对应用的不同部分的访问。
第5章：自定义权限和验证
5.1 使用@permission_required装饰器
Django提供了一个名为@permission_required的装饰器，用于在视图函数中检查用户是否具有特定权限。例如：
from django.contrib.auth.decorators import permission_required
def some_view(request):
@permission_required('blog.add_article')
def inner_view(request):
# 视图代码，如果用户没有添加文章的权限，将被重定向到登录页面
...
return inner_view(request)如果用户没有blog.add_article权限，请求会重定向到登录页面，或者根据设置显示一个403 Forbidden错误。
5.2 编写自定义权限类
Django允许你自定义权限类来实现更复杂的权限检查。创建一个继承自BasePermission的类，然后在has_permission方法中定义你的逻辑：
from django.contrib.auth.models import Permission
from django.contrib.auth.base_permissions import BasePermission
class IsSuperAdmin(BasePermission):
def has_permission(self, request, view):
# 检查用户是否是超级管理员
return request.user.is_superuser然后在视图中使用这个自定义权限：
def some_view(request):
permission_classes = (IsSuperAdmin,)
# 使用自定义权限检查
if not request.user.has_perm(IsSuperAdmin()):
return HttpResponseForbidden('You are not authorized.')
...5.3 权限验证最佳实践
[*]避免硬编码：不要在代码中硬编码用户的权限检查，而应使用Django的权限系统。
[*]使用装饰器：@permission_required装饰器是快速添加权限检查的好工具，但也要注意不要过度使用，可能导致代码难以理解和维护。
[*]权限分离：将权限管理与业务逻辑分离，确保权限检查独立于具体的视图。
[*]使用权限类：自定义权限类可以提供更灵活的权限控制，例如基于角色、用户组或用户属性的权限。
[*]错误处理：对于权限检查失败的情况，提供清晰的错误信息和适当的用户反馈，如重定向到登录页面或显示一个友好的错误消息。
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遵循这些最佳实践，可以确保你的权限系统既安全又易于管理。
第6章：权限管理框架（如django-guardian）
6.1 django-guardian的介绍
django-guardian是一个Django应用，用于在Django项目中实现更细粒度的权限控制。django-guardian允许你将权限授予单个对象，而不仅仅是对整个模型的访问权限。
6.2 细化权限控制
django-guardian为你提供了一种在Django中实现更细粒度的权限控制的方法。django-guardian的核心是ObjectPermission
模型，用于将权限与单个对象关联。
django-guardian允许你：
[*]为单个对象设置和管理权限。
[*]对对象进行精细的权限控制。
[*]在视图中进行简单的权限检查。
6.3 实例演示
首先，安装django-guardian：
pip install django-guardian在你的Django项目中，添加'guardian'到INSTALLED_APPS中，并在MIDDLEWARE
中添加'guardian.middleware.UpdatePermissionsMiddleware'。
接下来，让我们创建一个简单的应用，并在其中使用django-guardian：
[*]创建一个名为articles的应用：
python manage.py startapp articles
[*]在articles应用中，创建一个名为models.py的文件，并添加以下代码：
from django.db import models
from django.contrib.auth.models import User
from guardian.shortcuts import assign_perm, get_objects_for_user
class Article(models.Model):
title = models.CharField(max_length=100)
content = models.TextField()
author = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)
def __str__(self):
return self.title
[*]在articles应用中，创建一个名为views.py的文件，并添加以下代码：
from django.shortcuts import render, get_object_or_404
from django.contrib.auth.decorators import login_required
from django.http import HttpResponseForbidden
from articles.models import Article, assign_perm, get_objects_for_user
@login_required
def article_list(request):
user = request.user
articles = get_objects_for_user(user, 'articles.view_article', klass=Article)
return render(request, 'articles/article_list.html', {'articles': articles})
@login_required
def assign_article_permissions(request, article_id):
user = request.user
article = get_object_or_404(Article, id=article_id)
if request.method == 'POST':
if user.has_perm('articles.change_article', article):
assign_perm('articles.view_article', user, article)
return HttpResponse('Assigned view permission.')
else:
return HttpResponseForbidden('You do not have the permission to change article.')
return render(request, 'articles/assign_permissions.html', {'article': article})
[*]在articles应用中，创建一个名为templates/articles的文件夹，并在其中创建一个名为assign_permissions.html的文件：
<form method="post">
{% csrf_token %}
<input type="submit" value="Assign Permission">
</form>
[*]在articles应用中，创建一个名为urls.py的文件，并添加以下代码：
from django.urls import path
from . import views
urlpatterns = [
path('', views.article_list, name='article_list'),
path('assign_permissions/<int:article_id>/', views.assign_article_permissions, name='assign_permissions'),
]
[*]在你的项目中，将articles应用的urls.py添加到主urls.py中：
from django.contrib import admin
from django.urls import path, include
urlpatterns = [
path('admin/', admin.site.urls),
path('articles/', include('articles.urls')),
]
现在，你可以运行你的项目，并在文章列表中查看权限管理的实例。在这个例子中，我们使用django-guardian为每个用户分配了对文章的特定视图权限。
你可以使用django-guardian的assign_perm和get_objects_for_user
函数来分配和检查权限。在这个例子中，我们使用了一个名为view_article的权限，可以在admin.py中进行定义：
from django.contrib import admin
from django.contrib.auth.models import Permission
from articles.models import Article
class ArticleAdmin(admin.ModelAdmin):
list_display = ('title', 'author')
def save_model(self, request, obj, form, change):
if not obj.pk:
assign_perm('articles.view_article', request.user, obj)
obj.save()
admin.site.register(Article, ArticleAdmin)这样，当你在Django管理界面中创建一个新文章时，将自动为当前用户分配view_article权限。
django-guardian为你提供了一种更细粒度的权限控制方法，可以在Django项目中实现更强大的权限管理。
第7章：视图和模板的权限控制
7.1 在视图中检查权限
在Django中，视图是处理HTTP请求的函数或类。为了在视图中检查用户的权限，可以使用django-guardian提供的has_perm
和get_objects_for_user函数。以下是一个基本的视图检查权限的例子：
from django.shortcuts import render, redirect
from django.contrib.auth.decorators import login_required
from guardian.shortcuts import has_perm
@login_required
def some_view(request):
user = request.user
article = Article.objects.get(pk=1)# 假设你有一个名为Article的模型
# 检查用户是否有查看文章的权限
if not has_perm('articles.view_article', article, user):
return HttpResponseForbidden("You don't have permission to view this article.")
# 如果用户有权限，继续执行
# ...
return render(request, 'some_template.html', {'article': article})在这个例子中，has_perm函数检查用户是否有指定的权限（在这个例子中是articles.view_article）对给定的对象（article）。
7.2 在模板中显示权限相关信息
在模板中，你可能想要显示用户是否具有特定的权限。Django模板语言允许你使用条件语句来检查这些权限。以下是一个简单的例子：
{% if user.has_perm('articles.view_article', article) %}
<p>You have permission to view this article.</p>
{% else %}
<p>You do not have permission to view this article.</p>
{% endif %}在这个模板片段中，如果用户具有articles.view_article权限，has_perm表达式会返回True，否则返回False，从而决定显示不同的内容。
你也可以在模板中使用get_objects_for_user来获取用户具有特定权限的对象，并根据这些对象的内容进行渲染：
{% if object_list %}
<ul>
{% for object in object_list %}
{% if user.has_perm('articles.view', object) %}
<li>{{ object.title }} (You can view)</li>
{% else %}
<li>{{ object.title }} (You cannot view)</li>
{% endif %}
{% endfor %}
</ul>
{% else %}
<p>No objects found.</p>
{% endif %}这样，模板会根据用户的权限动态地显示内容，提供一个用户友好的界面。
第8章：RESTful API的认证与权限
8.1 Django REST framework的认证集成
Django REST
framework提供了多种认证方式，包括基本认证（BasicAuthentication）、令牌认证（TokenAuthentication）和会话认证（SessionAuthentication）等。可以在项目的设置文件中进行配置。以下是一个基本的认证配置示例：
# settings.py
REST_FRAMEWORK = {
'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': (
'rest_framework.authentication.BasicAuthentication',
'rest_framework.authentication.SessionAuthentication',
)
}在这个配置中，REST framework将使用基本认证和会话认证来处理API请求。
8.2 API权限控制策略
API权限控制是确保API的安全性和保护数据的重要部分。Django REST
framework提供了多种权限控制策略，包括只读权限（ReadOnly）、对象级权限（ObjectPermissions）和自定义权限类（CustomPermission）等。可以在视图中配置权限控制策略。以下是一个使用对象级权限的视图示例：
from rest_framework import viewsets, permissions
from myapp.models import Article
from myapp.serializers import ArticleSerializer
class ArticleViewSet(viewsets.ModelViewSet):
queryset = Article.objects.all()
serializer_class = ArticleSerializer
permission_classes = 在这个视图中，我们使用了DjangoModelPermissions，这意味着用户只能访问他们拥有的对象。如果用户试图访问他们不拥有的对象，REST
framework将返回一个403 Forbidden响应。
如果你需要更细粒度的权限控制，可以使用自定义权限类。以下是一个简单的自定义权限类示例：
from rest_framework import permissions
class CustomPermission(permissions.BasePermission):
def has_object_permission(self, request, view, obj):
if request.user.is_staff:
return True
return False
class ArticleViewSet(viewsets.ModelViewSet):
queryset = Article.objects.all()
serializer_class = ArticleSerializer
permission_classes = 在这个示例中，我们创建了一个名为CustomPermission的自定义权限类，它只允许管理员用户访问API。如果用户不是管理员，则返回一个403
Forbidden响应。
总之，Django REST framework为RESTful API的认证和权限控制提供了多种方式和工具，可以根据项目需求进行选择和定制。
第9章：高级主题
9.1 用户会话管理
在Web应用程序中，用户会话管理是非常重要的，它涉及到用户登录、注销和会话状态的管理。Django提供了内置的会话管理功能，而Django
REST framework也提供了相应的支持。通过使用SessionAuthentication认证类，Django REST framework可以与Django的会话管理系统集成，从而实现用户会话管理。
# settings.py
REST_FRAMEWORK = {
'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': (
'rest_framework.authentication.SessionAuthentication',
)
}通过将SessionAuthentication添加到DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES中，可以启用基于会话的认证，从而实现用户会话管理。
9.2 客户端认证（OAuth2、JWT等）
客户端认证是指在API请求中对客户端进行身份验证的过程。Django REST framework支持多种客户端认证方式，包括OAuth2和JWT（JSON Web
Token）等。这些认证方式可以通过第三方库来实现，比如djangorestframework-simplejwt用于JWT认证。
以下是一个简单的JWT认证配置示例：
# settings.py
REST_FRAMEWORK = {
'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': (
'rest_framework_simplejwt.authentication.JWTAuthentication',
)
}通过将JWTAuthentication添加到DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES中，可以启用JWT认证，从而实现客户端认证。
9.3 多因素认证（MFA）
多因素认证是指在用户登录或进行敏感操作时，除了用户名和密码外，还需要提供第二种或多种身份验证因素的过程。Django REST
framework本身并没有内置的多因素认证功能，但可以通过结合第三方库来实现。例如，可以使用django-mfa等库来实现多因素认证功能。
通过使用这些第三方库，可以实现诸如短信验证码、一次性密码（OTP）等多因素认证方式，从而提高系统的安全性。
综上所述，Django REST framework提供了丰富的支持，可以轻松实现用户会话管理、客户端认证和多因素认证等高级主题。开发人员可以根据项目需求选择合适的认证方式，并结合相关的第三方库来实现所需的功能。
第10章：实战项目
建立一个简单的博客系统是一个很好的实战项目，可以涵盖认证与权限控制等方面。下面是一个基本的Django REST
framework博客系统的示例，其中包括了认证与权限控制的应用。
首先，我们需要创建一个Django应用，并定义博客文章的模型、序列化器、视图和URL配置。
# models.py
from django.db import models
class Post(models.Model):
title = models.CharField(max_length=100)
content = models.TextField()
author = models.ForeignKey('auth.User', on_delete=models.CASCADE)
created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
# serializers.py
from rest_framework import serializers
from .models import Post
class PostSerializer(serializers.ModelSerializer):
class Meta:
model = Post
fields = ['id', 'title', 'content', 'author', 'created_at']
# views.py
from rest_framework import viewsets
from .models import Post
from .serializers import PostSerializer
class PostViewSet(viewsets.ModelViewSet):
queryset = Post.objects.all()
serializer_class = PostSerializer
# urls.py
from django.urls import path, include
from rest_framework.routers import DefaultRouter
from .views import PostViewSet
router = DefaultRouter()
router.register(r'posts', PostViewSet)
urlpatterns = [
path('', include(router.urls)),
]接下来，我们将添加认证与权限控制。
# settings.py
INSTALLED_APPS = [
# ...
'rest_framework',
'blog',# assuming 'blog' is the name of the app
]
REST_FRAMEWORK = {
'DEFAULT_PERMISSION_CLASSES': [
'rest_framework.permissions.IsAuthenticated',
],
'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': [
'rest_framework.authentication.SessionAuthentication',
'rest_framework.authentication.TokenAuthentication',
],
}在上述代码中，我们将默认权限设置为IsAuthenticated，这意味着只有经过身份验证的用户才能访问API。我们还配置了SessionAuthentication和TokenAuthentication作为默认的认证类，这样用户可以使用会话验证或令牌验证进行身份验证。
最后，我们需要为用户创建博客文章的权限。我们可以使用Django的自定义权限类来实现这一点。
# permissions.py
from rest_framework import permissions
class IsAuthorOrReadOnly(permissions.BasePermission):
def has_object_permission(self, request, view, obj):
if request.method in permissions.SAFE_METHODS:
return True
return obj.author == request.user然后，将这个权限类应用到我们的视图中。
# views.py
from rest_framework import viewsets
from .models import Post
from .serializers import PostSerializer
from .permissions import IsAuthorOrReadOnly
class PostViewSet(viewsets.ModelViewSet):
queryset = Post.objects.all()
serializer_class = PostSerializer
permission_classes = 现在，我们已经完成了一个简单的博客系统，并应用了认证与权限控制。用户需要经过身份验证才能访问API，并且只有文章的作者才有权限对文章进行修改或删除。
第11章：最佳实践与高级技巧
性能优化
[*]数据库优化：使用索引、合理设计数据库结构、避免N+1查询等。
[*]缓存：使用缓存技术（如Redis、Memcached）缓存频繁访问的数据。
[*]异步任务：将耗时任务异步化，可以使用Celery等工具。
[*]代码优化：避免过多的数据库查询、减少不必要的计算、优化算法等。
安全注意事项
[*]数据加密：对敏感数据进行加密存储。
[*]防止跨站脚本攻击（XSS） ：对用户输入进行过滤和转义。
[*]防止SQL注入：使用ORM或参数化查询来防止SQL注入攻击。
[*]权限控制：确保用户只能访问其有权限的资源。
[*]保持系统更新：定期更新框架、库和操作系统，以修复潜在的安全漏洞。
未来趋势与更新
[*]微服务架构：将应用拆分为小型的、独立部署的服务。
[*]容器化：使用Docker等容器技术实现应用的快速部署和扩展。
[*]Serverless架构：无需管理服务器，按需运行代码，降低运维成本。
[*]人工智能与机器学习：将人工智能技术应用于应用开发中，实现智能化功能。
[*]持续集成与持续部署：采用CI/CD流程实现快速迭代和交付。
附录
Django官方文档链接
你可以在Django官方文档中找到最新的Django文档，包括教程、API参考和发布说明等。
常见问题解答
[*]Stack Overflow：在Stack Overflow上搜索相关问题，通常能找到解决方案。
[*]Django官方论坛：官方网站上有一个社区论坛，你可以在这里提问和寻求帮助。
[*]GitHub Issues：如果你使用的是开源的Django项目或库，可以在对应的GitHub仓库的Issues中查找或提问问题。
工具和库推荐
[*]Django REST framework：用于构建Web API的强大工具。
[*]Celery：用于处理异步任务和定时任务的分布式任务队列。
[*]Django Debug Toolbar：用于在开发阶段进行性能分析和调试的工具。
[*]Django Channels：为Django引入了实时的、异步的通信协议，用于构建实时应用。
[*]Django Allauth：提供了完整的用户认证和账户管理功能，包括社交账号登录、邮箱验证等。
这些工具和库都是Django社区广泛使用和推荐的，可以帮助你更高效地开发和管理Django应用。
来源:https://www.cnblogs.com/Amd794/p/18178188
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