API安全大揭秘：认证与授权的双面舞会

title: API安全大揭秘：认证与授权的双面舞会
date: 2025/05/28 12:14:35
updated: 2025/05/28 12:14:35
author: cmdragon

excerpt:
API安全的核心需求包括认证与授权机制。认证验证用户身份，如用户名密码登录；授权验证用户是否有权限执行特定操作，如管理员删除数据。典型安全威胁包括未授权访问、凭证泄露和权限提升。FastAPI通过OpenAPI规范支持OAuth2、HTTP Basic等安全方案，依赖注入系统实现灵活验证。OAuth2协议通过授权请求、授权许可、访问令牌等步骤确保安全访问。FastAPI实现OAuth2密码流程示例包括环境准备、核心代码实现和运行测试，确保用户身份验证和权限控制。

categories:

后端开发
FastAPI

tags:

API安全
认证与授权
OAuth2协议
FastAPI
安全威胁
依赖注入
访问令牌

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第一章：理解API安全的基本需求

为什么需要认证与授权机制

认证（Authentication）与授权（Authorization）的区别

认证：验证用户身份的过程（例如：用户名密码登录）。
类比：进入公司大楼时出示工牌（证明你是员工）
授权：验证用户是否有权限执行特定操作（例如：管理员删除数据）。
类比：不同工牌对应不同的门禁权限（普通员工不能进入机房）

典型安全威胁场景

未授权访问：攻击者直接调用/admin/delete-data接口删除数据
凭证泄露：用户密码在传输过程中被窃取
权限提升：普通用户越权访问管理员接口

FastAPI的安全设计原则

内置支持OpenAPI规范的安全方案（OAuth2、HTTP Basic等）
通过依赖注入系统实现灵活的安全验证逻辑
自动生成交互式API文档中的安全测试界面

OAuth2协议在Web服务中的应用场景

OAuth2核心概念图解

+--------+                               +---------------+
|        |--(A) 授权请求 ->---------------|  资源所有者    |
|        |                               | （用户）       |
|        |<-(B) 授权许可 ----------------|               |
|        |                               +---------------+
|        |
|        |                               +---------------+
|        |--(C) 授权许可 ->---------------| 授权服务器     |
| 客户端  |                               | （签发令牌）   |
|        |<-(D) 访问令牌 ----------------|               |
|        |                               +---------------+
|        |
|        |                               +---------------+
|        |--(E) 访问令牌 ->---------------| 资源服务器     |
|        |                               | （存储数据）   |
|        |<-(F) 受保护资源 --------------|               |
+--------+                               +---------------+

FastAPI实现OAuth2密码流程示例

环境准备

# 安装依赖库（指定版本保证兼容性）
pip install fastapi==0.68.0 uvicorn==0.15.0 
pip install python-jose[cryptography]==3.3.0 
pip install passlib[bcrypt]==1.7.4

核心代码实现

from fastapi import Depends, FastAPI, HTTPException
from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer
from jose import JWTError, jwt
from passlib.context import CryptContext
from pydantic import BaseModel
from datetime import datetime, timedelta

# 安全配置常量
SECRET_KEY = "your-secret-key-here"
ALGORITHM = "HS256"
ACCESS_TOKEN_EXPIRE_MINUTES = 30

# 密码加密上下文
pwd_context = CryptContext(schemes=["bcrypt"], deprecated="auto")

# OAuth2方案声明
oauth2_scheme = OAuth2PasswordBearer(tokenUrl="token")


# 用户数据模型
class User(BaseModel):
    username: str
    disabled: bool = False


class UserInDB(User):
    hashed_password: str


# 令牌生成函数
def create_access_token(data: dict):
    to_encode = data.copy()
    expire = datetime.utcnow() + timedelta(minutes=ACCESS_TOKEN_EXPIRE_MINUTES)
    to_encode.update({"exp": expire})
    return jwt.encode(to_encode, SECRET_KEY, algorithm=ALGORITHM)


# 认证依赖项
async def get_current_user(token: str = Depends(oauth2_scheme)):
    credential_exception = HTTPException(
        status_code=401,
        detail="无法验证凭证",
        headers={"WWW-Authenticate": "Bearer"},
    )
    try:
        payload = jwt.decode(token, SECRET_KEY, algorithms=[ALGORITHM])
        username: str = payload.get("sub")
        if username is None:
            raise credential_exception
    except JWTError:
        raise credential_exception

    # 实际项目应查询数据库
    user = UserInDB(
        username=username,
        hashed_password="fakehash",
        disabled=False
    )
    if user.disabled:
        raise HTTPException(status_code=400, detail="用户已被禁用")
    return user


app = FastAPI()


@app.post("/token")
async def login_for_access_token(form_data: OAuth2PasswordRequestForm = Depends()):
    # 验证用户名密码（示例硬编码）
    if form_data.username != "testuser" or form_data.password != "testpass":
        raise HTTPException(
            status_code=401,
            detail="用户名或密码错误",
            headers={"WWW-Authenticate": "Bearer"},
        )

    access_token = create_access_token(
        data={"sub": form_data.username}
    )
    return {"access_token": access_token, "token_type": "bearer"}


@app.get("/protected/")
async def read_protected_route(current_user: User = Depends(get_current_user)):
    return {"message": "已授权访问", "user": current_user.username}

运行与测试

uvicorn main:app --reload

打开浏览器访问 http://localhost:8000/docs，在Swagger界面中：

点击 /token 端点，输入测试凭证（username: testuser, password: testpass）
复制返回的access_token
点击 /protected/ 端点，在Authorization弹窗中输入 Bearer <your-token>

课后Quiz

Q1：认证与授权的根本区别是什么？
A) 认证确认身份，授权验证权限
B) 授权在前，认证在后
C) 两者是同义词

<details>
<summary>点击查看答案</summary>
正确答案：A
解析：认证是验证用户身份的过程（如登录），授权是验证该身份是否有权限执行特定操作（如访问管理员接口）。
</details>

Q2：OAuth2的授权码流程包含哪些主要步骤？
A) 客户端直接获取访问令牌
B) 用户授权 → 获取授权码 → 交换访问令牌
C) 用户名密码直接传递给资源服务器

<details>
<summary>点击查看答案</summary>
正确答案：B
解析：完整的授权码流程需要通过授权服务器中转授权码，避免客户端直接接触用户凭证。
</details>

常见报错解决方案

报错：422 Unprocessable Entity

{
  "detail": [
    {
      "loc": [
        "body",
        "password"
      ],
      "msg": "field required",
      "type": "value_error.missing"
    }
  ]
}

原因分析：

请求体缺少必填字段（如password字段）
字段数据类型不匹配（例如数字传入了字符串）

解决方法：

检查Swagger文档中的请求体模型
使用Postman验证请求体格式：

{
  "username": "testuser",
  "password": "testpass"
}

在Pydantic模型中使用...表示必填字段：

class LoginRequest(BaseModel):
    username: str
    password: str  # 必填字段

预防建议：

启用Pydantic的严格模式：

from pydantic import StrictStr


class LoginRequest(BaseModel):
    username: StrictStr
    password: StrictStr

在路由中使用response_model_exclude_unset=True过滤未设置字段

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