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# 安全架构设计
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本章详细阐述系统的安全架构设计，围绕认证、授权、防护、审计四大安全领域展开，旨在帮助开发者全面理解系统的安全保障体系，确保在开发与部署过程中遵循安全规范，有效防范各类安全风险。
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**认证（Authentication）**：系统采用基于 JWT（JSON Web Token）的无状态认证机制，用户通过用户名密码登录后获取 Token，后续请求通过 `Authorization: Bearer <token>` 头传递，由 `login_required` 中间件统一拦截并验证 Token 的有效性（签名校验、有效期检查、Redis 黑名单过滤）。同时，系统内置登录失败锁定策略，连续失败 5 次即锁定账号 10 分钟，有效防御暴力破解攻击。
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**授权（Authorization）**：基于 RBAC（基于角色的访问控制）模型设计，权限控制粒度细化至接口级。用户通过角色继承权限节点（如 `sys:position:add`），由 `@check_permission` 装饰器在路由层统一拦截校验，权限数据采用 Redis 缓存加速查询，管理员（`userId == 1`）自动放行。权限变更时，相关缓存主动失效，确保权限更新的实时性。
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**防护（Protection）**：系统从多维度构建安全防护体系。参数校验通过 WTForms Schema 自动拦截非法输入，防止 SQL 注入和 XSS 攻击；敏感密码采用 bcrypt 加盐哈希存储，即使数据库泄露也无法还原明文；演示模式下 `@check_demo` 装饰器统一拦截写操作，保护测试数据不被污染；跨域配置精确控制可信域名，防止 CSRF 攻击。
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**审计（Audit）**：系统提供完备的操作审计能力。操作日志中间件自动记录所有写操作（POST/PUT/DELETE/PATCH）的请求路径、参数、操作人、IP 地址及执行结果，存入 `flask_operation_log` 表；登录日志独立记录每次登录尝试（含 IP、User-Agent、登录状态），便于安全事件追溯与异常行为分析；定时任务每次执行记录至 `flask_job_log` 表，确保后台任务的执行过程可审计。
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:::tip 安全设计原则
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纵深防御：认证、授权、参数校验多层防护，单一防线失效时仍有其他机制兜底
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最小权限：用户仅能访问已授权接口，角色权限按需分配，遵循"够用即可"原则
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数据不落地：敏感信息（Token、密码）不在日志中明文记录，密码哈希不可逆
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安全默认：框架默认配置为安全模式（如 DEBUG 关闭），如需放宽需显式配置
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:::
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## 安全架构总览
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```
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ 安全防御层次 │
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│ │
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│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ 网络层防护 │ │
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│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ │ │
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│ │ │ CORS │ │ XSS 防护 │ │ 上传体积限制 │ │ │
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│ │ │ 跨域控制 │ │ 滑动窗口 │ │ 输入清洗 │ │ DoS 防御 │ │ │
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│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────┘ │ │
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│ └───────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│ │
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│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ 认证层 │ │
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│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ │ │
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│ │ │ JWT 认证 │ │ 验证码 │ │ 登录锁定 │ │ Token 黑名单 │ │ │
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│ │ │ Bearer │ │ 图形验证 │ │ 失败计数 │ │ 登出失效 │ │ │
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│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────┘ │ │
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│ └───────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│ │
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│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ 授权层 │ │
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│ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────────────┐ │ │
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│ │ │ RBAC 权限 │ │ 演示模式保护 │ │ 超级管理员跳过 │ │ │
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│ │ │ check_ │ │ check_demo │ │ user_id=1 bypass │ │ │
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│ │ │ permission │ │ │ │ │ │ │
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│ │ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────────────┘ │ │
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│ └───────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│ │
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│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ 数据层 │ │
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│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ │ │
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│ │ │ 密码加密 │ │ 参数校验 │ │ SQL 注入 │ │ 操作日志 │ │ │
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│ │ │ bcrypt │ │ WTForms │ │ ORM 防护 │ │ 审计追踪 │ │ │
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│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────┘ │ │
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│ └───────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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## 一、认证机制
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### JWT 令牌认证
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:::tip JWT 工作流程
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用户登录成功后，服务端签发 JWT Token 返回给前端。前端将 Token 存储在本地，后续每次请求通过 `Authorization: Bearer <token>` 头携带。服务端验证 Token 签名和有效期，解析出用户信息。
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:::
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1. 工作流程时序图
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```
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[前端] [后端] [Redis]
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│ │ │
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│── POST /login ─────────→│ │
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│ {username, pwd, │ │
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│ captcha, uuid} │ │
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│ │── 验证码校验 (uuid) ──→│
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│ │←─ captcha_text ────────│
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│ │ │
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│ │── 密码校验 │
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│ │── 签发JWT │
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│ │── 存储Token ──────────→│
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│←─ {token} ─────────────│ │
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│ │ │
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│── GET /api/v1/xxx ────→│ │
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│ Authorization: │ │
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│ Bearer <token> │ │
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│ │── 验证JWT │
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│ │── 检查黑名单 ─────────→│
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│ │←─ exists ─────────────│
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│←─ {data} ──────────────│ │
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```
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:::tip 流程说明
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1. 前端提交用户名、密码、验证码及 UUID
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2. 后端校验验证码，验证密码，生成 JWT 并缓存至 Redis
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3. 前端后续请求携带 JWT，后端校验 Token 有效性并检查黑名单
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4. 校验通过后返回业务数据
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:::
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#### JWT 配置
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```python
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# config/auth.py
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# ============================================================
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# JWT 配置
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# ============================================================
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# JWT签名密钥（必须通过环境变量设置，不能使用默认值上线）
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JWT_SALT = os.getenv('JWT_SALT', '')
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# JWT令牌过期时间（分钟）
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JWT_EXPIRE_MINUTES = int(os.getenv('JWT_EXPIRE_MINUTES', '20'))
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JWT_ALGORITHM = "HS256" # 签名算法
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```
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#### Token 签发
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```python
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# src/core/jwt.py
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def create_token(payload, timeout=None):
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"""
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生成JWT令牌
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参数:
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payload (dict): JWT载荷数据，通常包含用户ID、用户名等信息
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timeout (int): 令牌过期时间（分钟），默认使用DEFAULT_TIMEOUT_MINUTES
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返回:
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str: 生成的JWT令牌字符串
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"""
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try:
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if timeout is None:
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timeout = DEFAULT_TIMEOUT_MINUTES
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payload_copy = payload.copy()
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current_time = datetime.datetime.now(tz=datetime.timezone.utc)
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payload_copy['exp'] = current_time + datetime.timedelta(minutes=timeout)
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payload_copy['iat'] = current_time
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headers = {
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"typ": "JWT",
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"alg": JWT_ALGORITHM
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}
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token = jwt.encode(
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payload=payload_copy,
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key=JWT_SALT,
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algorithm=JWT_ALGORITHM,
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headers=headers
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)
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logger.debug(f"生成JWT令牌成功，过期时间：{timeout}分钟")
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return token
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except Exception as e:
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logger.error(f"生成JWT令牌失败: {str(e)}")
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raise
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```
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#### Token 验证
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```python
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# src/middleware/auth.py
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def login_required():
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"""登录验证中间件：提取并校验 Token，校验用户有效，写入 g 对象"""
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from flask import request, g
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success, access_token, msg = get_access_token()
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||
if not success:
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return R.failed(msg=msg, code=401)
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if is_token_blacklisted(access_token):
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return R.failed(msg="登录已注销", code=401)
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result = parse_payload(access_token)
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if result['code'] != 0:
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return R.failed(msg=result['msg'], code=401)
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data = result['data']
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user_id = int(data.get('userId', 0))
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# 用户有效状态校验
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from src.modules.system.user.repository import UserRepository
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user = UserRepository.get_by_id(user_id)
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if not user or user.status != 1:
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return R.failed(msg="用户已被禁用或删除，请联系管理员", code=401)
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g.user_id = user_id
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||
g.username = data.get('username', '')
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g.realname = data.get('realname', '')
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```
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#### Token 黑名单
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用户登出时，将当前 Token 加入 Redis 黑名单，TTL 等于 Token 剩余有效期：
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```python
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# src/modules/auth/router.py
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@auth_blue.route('/logout', methods=['GET'])
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def logout():
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"""用户退出登录"""
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success, access_token, _ = get_access_token()
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if success and access_token:
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add_token_to_blacklist(access_token)
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# 记录退出登录日志
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username = get_username()
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realname = get_realname()
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record_login_log(username, 2, 0, 0, method='v1.logout',
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request_method=request.method, create_user=realname, result="退出成功")
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return R.ok(msg="注销成功")
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```
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### 登录验证码
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:::tip 验证码防暴力破解
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每次登录前需先获取验证码，验证码存储在 Redis 中（TTL 120 秒），登录时校验验证码正确性。验证码使用 UUID 作为 key，避免被猜测。
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:::
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```python
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# 获取验证码
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GET /api/v1/captcha
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Response: { "key": "xxx", "captcha": "data:image/png;base64,iVBORw0KG..." }
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# 登录时校验
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POST /api/v1/login
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Body: { "username": "admin", "password": "123456", "code": "a3Xb", "key": "xxx" }
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```
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### 登录失败锁定
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连续 5 次登录失败后，账号自动锁定 10 分钟：
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```python
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# src/modules/auth/service.py
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def login(data):
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redis = get_redis()
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# 检查锁定状态
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lock_key = f"login:lock:{data['username']}"
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is_locked = redis.get(lock_key)
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if is_locked:
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return R.failed("账号已锁定，请10分钟后再试")
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# 验证用户名密码
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user = UserRepository.first_by({'username': data['username']})
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if not user or not verify_password(data['password'], user.password):
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# 原子递增失败计数
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fail_key = f"login:fail:{data['username']}"
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count = incr_with_expire(redis, fail_key, 300)
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if count >= 5:
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||
redis.set(lock_key, 1, ex=600) # 锁定 10 分钟
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||
return R.failed(f"用户名或密码错误，剩余{5-count}次机会")
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||
# 登录成功，清除失败计数
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redis.delete(f"login:fail:{data['username']}")
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```
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### 密码安全
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```python
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# src/core/password.py
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import secrets
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import bcrypt
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BCRYPT_ROUNDS = 12
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def generate_salt(length: int = 10) -> str:
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"""生成随机盐值"""
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return secrets.token_urlsafe(length)[:length]
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def encrypt_password(password: str, salt: str) -> str:
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||
"""使用 bcrypt 加密密码（外部 salt 双重加盐）"""
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combined = (password + salt).encode('utf-8')
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hashed = bcrypt.hashpw(combined, bcrypt.gensalt(rounds=BCRYPT_ROUNDS))
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||
return hashed.decode('utf-8')
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def verify_password(password: str, salt: str, hashed: str) -> bool:
|
||
"""验证密码是否正确"""
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combined = (password + salt).encode('utf-8')
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||
return bcrypt.checkpw(combined, hashed.encode('utf-8'))
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```
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- 使用 bcrypt 算法，每次哈希自动生成随机盐
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- 密码不可逆，数据库泄露后无法还原明文
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- 默认密码在首次登录时强制修改
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## 二、授权机制
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### RBAC 权限模型
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```
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用户(User) ──N:M──→ 角色(Role) ──N:M──→ 菜单/权限(Menu)
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│ │ │
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│ user_role │ role_menu │ permission
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||
│ 关联表 │ 关联表 │ 权限标识
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└────────────────────┘ │
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▼
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sys:user:add
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sys:user:page
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sys:role:update
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...
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```
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权限标识格式：`sys:{module}:{action}`
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- `sys`：系统前缀
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- `{module}`：模块名（user / role / menu / position / level 等）
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- `{action}`：操作名（page / list / detail / add / update / delete / status / batchDelete / export / import）
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### check_permission 装饰器
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```python
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# src/core/permission.py
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from functools import wraps
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from flask import request
|
||
from src.core import response as R
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||
from src.core.security import get_user_id
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def check_permission(permission: str):
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"""节点权限鉴权装饰器，userId==1（管理员）直接放行"""
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def decorator(func):
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||
@wraps(func)
|
||
def wrapper(*args, **kwargs):
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user_id = get_user_id()
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if user_id == 1:
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||
return func(*args, **kwargs)
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||
from src.modules.system.menu.service import get_permissions_list
|
||
permission_list = get_permissions_list(user_id)
|
||
if permission not in permission_list:
|
||
return R.failed("权限不足")
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|
||
return func(*args, **kwargs)
|
||
return wrapper
|
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return decorator
|
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```
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||
### 权限缓存
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||
```python
|
||
# src/modules/system/menu/service.py
|
||
def get_permissions_list(user_id: int) -> list:
|
||
"""获取用户权限列表（走 Redis 缓存）"""
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cache_key = f"perm:user:{user_id}"
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redis = get_redis()
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cached = redis.get(cache_key)
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if cached:
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return json.loads(cached)
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# 从数据库查询
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permissions = query_user_permissions(user_id)
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||
redis.set(cache_key, json.dumps(permissions), ex=3600)
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||
return permissions
|
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|
||
def invalidate_perm_cache(user_id: int):
|
||
"""失效用户权限缓存（角色/菜单变更时调用）"""
|
||
from src.core.redis_client import get_redis
|
||
redis = get_redis()
|
||
redis.delete(f"perm:user:{user_id}")
|
||
```
|
||
|
||
### check_demo 装饰器
|
||
|
||
```python
|
||
# src/middleware/demo.py
|
||
from functools import wraps
|
||
from flask import current_app
|
||
from src.core import response as R
|
||
|
||
def check_demo(func):
|
||
"""演示模式拦截装饰器，放在 @check_permission 之后、路由函数之前"""
|
||
@wraps(func)
|
||
def wrapper(*args, **kwargs):
|
||
if current_app.config.get('FLASK_DEMO'):
|
||
return R.failed("演示环境，暂无操作权限")
|
||
return func(*args, **kwargs)
|
||
return wrapper
|
||
```
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||
- 保护所有写操作（add / update / delete / status / batchDelete / import）
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- 在 `check_permission` 之后应用
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- `FLASK_DEMO=True` 时，所有写操作返回失败
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## 三、网络层防护
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### CORS 跨域控制
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```python
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||
# src/app.py - create_app()
|
||
from flask_cors import CORS
|
||
from config import CORS_ALLOWED_ORIGINS
|
||
|
||
if CORS_ALLOWED_ORIGINS:
|
||
allowed_origins = [origin.strip() for origin in CORS_ALLOWED_ORIGINS.split(',') if origin.strip()]
|
||
CORS(app, resources={r"/*": {"origins": allowed_origins}}, supports_credentials=True)
|
||
else:
|
||
CORS(app, resources={r"/*": {"origins": "*"}}, supports_credentials=False)
|
||
```
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||
|
||
- 生产环境应配置具体的 `origins`，避免使用 `*`
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||
- 开发环境可配置为 `http://localhost:8001`
|
||
|
||
### XSS 防护
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||
|
||
```python
|
||
# src/common/utils/rich_text.py
|
||
import bleach
|
||
|
||
def sanitize_html(content: str) -> str:
|
||
"""XSS 清洗：移除危险标签和属性"""
|
||
allowed_tags = [
|
||
'p', 'br', 'strong', 'em', 'u', 'ol', 'ul', 'li',
|
||
'h1', 'h2', 'h3', 'h4', 'h5', 'h6',
|
||
'a', 'img', 'table', 'tr', 'td', 'th', 'tbody', 'thead'
|
||
]
|
||
allowed_attrs = {
|
||
'a': ['href', 'title'],
|
||
'img': ['src', 'alt', 'width', 'height'],
|
||
}
|
||
return bleach.clean(content, tags=allowed_tags, attributes=allowed_attrs)
|
||
```
|
||
|
||
- 富文本内容入库前进行 XSS 清洗
|
||
- 使用 `bleach` 库白名单过滤危险标签和属性
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||
- 图片 `src` 属性只允许合法 URL
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||
|
||
### 上传体积限制
|
||
|
||
```python
|
||
# src/modules/upload/service.py
|
||
from config import UPLOAD_MAX_SIZE_MB
|
||
|
||
max_size_bytes = UPLOAD_MAX_SIZE_MB * 1024 * 1024
|
||
if file_size > max_size_bytes:
|
||
raise BizError(f"文件大小超过限制，最大允许 {UPLOAD_MAX_SIZE_MB}MB")
|
||
```
|
||
|
||
- 在业务层校验文件大小，通过 `UPLOAD_MAX_SIZE_MB` 环境变量配置上限
|
||
- 前端配合 `el-upload` 组件的 `beforeUpload` 钩子做前置校验
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||
|
||
## 四、数据层防护
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||
|
||
### SQL 注入防护
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||
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||
:::tip ORM 天然防注入
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||
SQLAlchemy ORM 使用参数化查询（Parameterized Query），所有用户输入通过参数绑定传递，不直接拼接 SQL 字符串，从根本上防止 SQL 注入。
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||
:::
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||
|
||
```python
|
||
# SQLAlchemy 参数化查询示例
|
||
UserRepository.first_by({'username': 'admin'})
|
||
# 实际执行：SELECT * FROM flask_user WHERE username = :username AND is_delete = 0
|
||
# 参数绑定：{'username': 'admin'}
|
||
```
|
||
|
||
### 参数校验
|
||
|
||
```python
|
||
# WTForms 声明式校验
|
||
class PositionForm(BaseForm):
|
||
name = StringField('岗位名称', validators=[
|
||
DataRequired(message='岗位名称不能为空'),
|
||
Length(min=1, max=150, message='岗位名称长度必须在1-150个字符之间')
|
||
])
|
||
status = IntegerField('岗位状态', validators=[
|
||
DataRequired(message='岗位状态不能为空'),
|
||
NumberRange(min=1, max=2, message='岗位状态必须是1或2')
|
||
])
|
||
sort = IntegerField('岗位排序', validators=[
|
||
DataRequired(message='岗位排序不能为空'),
|
||
NumberRange(min=0, max=99999, message='岗位排序必须在0-99999之间')
|
||
])
|
||
```
|
||
|
||
- 所有请求参数通过 WTForms 声明式校验
|
||
- 自动拒绝不符合约束的请求
|
||
- 校验错误统一返回格式
|
||
|
||
### 敏感字段保护
|
||
|
||
- 密码使用 bcrypt 哈希存储，不可逆
|
||
- `to_dict()` 序列化时自动排除 `is_delete`、`password`、`salt`
|
||
- JWT 密钥通过环境变量配置，不硬编码
|
||
|
||
## 五、审计追踪
|
||
|
||
### 操作日志
|
||
|
||
```python
|
||
# src/middleware/operation_log.py
|
||
from flask import request, g
|
||
|
||
def operation_log():
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if request.method in ('POST', 'PUT', 'DELETE', 'PATCH'):
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# 记录操作日志
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log_data = {
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'username': g.username,
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'module': extract_module(request.path),
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'action': request.method,
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'url': request.url,
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'params': get_request_params(request),
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'ip': get_client_ip(),
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'status': 1 if is_success else 2,
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'duration': int(duration * 1000),
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}
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save_operation_log(log_data)
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```
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自动记录所有写操作的日志，包括：
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- 操作人、操作模块、操作动作
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- 请求 URL、请求参数
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- 操作 IP、操作时间
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- 响应状态、执行耗时
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### 登录日志
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每次登录/登出自动记录到 `flask_login_log` 表，包括登录账号、IP、浏览器、操作系统、登录状态等。
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## 安全配置清单
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| 配置项 | 环境变量 | 默认值 | 说明 |
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|:---|:---|:---|:---|
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| JWT 密钥 | `JWT_SALT` | 必须配置 | HS256 签名密钥 |
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| JWT 过期时间 | `JWT_EXPIRE_MINUTES` | 120 | Token 有效期（分钟） |
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| 密码错误锁定 | — | 5 次/10 分钟 | 连续失败后锁定 |
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| 验证码有效期 | — | 120 秒 | 验证码 Redis TTL |
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| CORS 源 | `CORS_ALLOWED_ORIGINS` | * | 允许的跨域源 |
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| 上传限制 | `UPLOAD_MAX_SIZE_MB` | 10MB | 最大上传体积 |
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| 演示模式 | `FLASK_DEMO` | False | 锁定写操作 |
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| 数据库密码 | `DB_PASSWORD` | — | 数据库连接密码 |
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| Redis 密码 | `REDIS_PASSWORD` | — | Redis 连接密码 |
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:::warning 生产环境安全检查
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1. `JWT_SALT` 必须使用强随机字符串，不能使用默认值
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2. `CORS_ALLOWED_ORIGINS` 必须配置具体的域名，不能使用 `*`
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3. `FLASK_DEMO` 在生产环境应为 `False`
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4. 数据库和 Redis 必须设置密码
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5. 启用 HTTPS（由 Nginx/负载均衡器处理）
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:::
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## 总结
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项目的安全架构涵盖认证（JWT + 验证码 + 登录锁定 + Token 黑名单）、授权（RBAC + check_permission + check_demo）、防护（CORS + XSS + 上传限制 + SQL 注入防护）、审计（操作日志 + 登录日志）四大领域。通过纵深防御策略，在网络层、认证层、授权层、数据层分别设置安全屏障，确保系统在面对各类安全威胁时具备足够的防护能力。生产部署时需特别关注 JWT 密钥强度、CORS 配置、HTTPS 启用等关键安全项。
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