Django Fernet Fields 字段加密实战：安装、配置与安全限制

Fernet 库概述

一、Fernet 库概述

Fernet 是 Django 模型字段中用于对称加密的工具，底层依赖 cryptography 库实现。

官方帮助文档

1、环境要求

django-fernet-fields 兼容 Django 1.8.2 及以上版本，支持 Python 2.7、3.3、3.4，以及 PyPy 和 PyPy3 环境。

经测试，该库在 PostgreSQL、SQLite 和 MySQL 数据库中均可正常运行。理论上，任何支持 BinaryField 的 Django 数据库后端均能兼容此功能。

2、安装步骤

django-fernet-fields 已发布至 PyPI，可通过以下命令进行安装：

pip install django-fernet-fields

Fernet 具体应用

二、Fernet 具体应用

1、基础用法示例

只需在模型中导入并使用对应的字段类即可：

from django.db import models
from rbac.models import *
from fernet_fields import EncryptedCharField
class Customer(models.Model):
  """ 客户(学生)表 """
  name = EncryptedCharField(verbose_name='姓名', max_length=64)
  gender_choices = (
    (1, '男'),
    (2, '女')
  )

定义变量后，读取 name 字段的值与常规操作无异。但在数据写入数据库前，系统会自动执行加密；从数据库读取时，则自动解密。

整个加密和解密过程均在应用程序本地完成，密钥永远不会传输至数据库服务器。数据库仅存储该字段的加密后密文。

2、支持的字段类型

常用字段类包括：EncryptedCharField、EncryptedEmailField、EncryptedIntegerField、EncryptedDateField 以及 EncryptedDateTimeField。所有字段类均接受与非加密版本相同的参数。

若需创建其他自定义字段的加密版本，可继承 EncryptedField 及其他基础字段类：

from fernet_fields import EncryptedField
from somewhere import MyField
class MyEncryptedField(EncryptedField, MyField):
  pass

3、处理可空字段

支持使用可空的加密字段；Python 中的 None 值会被转换为数据库列中的实际 NULL。需注意，这通常会向攻击者暴露数据是否存在。若存在此安全隐患，请避免使用可空加密字段；建议改为非可空加密字段，并存储一个作为标记的“空”值（该值将像其他值一样被加密）。

索引、约束与查询限制

三、索引、约束与查询限制

由于 Fernet 加密是非确定性的（即使使用相同密钥，相同明文每次加密生成的令牌也不同），因此对加密数据建立索引、强制执行唯一性约束或执行查找操作均无意义。每个加密值始终不同，完全匹配查找必然失败；其他查找结果也将失去意义。

基于上述原因，若对 EncryptedField 设置 db_index=True、unique=True 或 primary_key=True，将抛出 django.core.exceptions.ImproperlyConfigured 异常。此外，对 EncryptedField 执行除空值检查外的任何类型查找，均会抛出 django.core.exceptions.FieldError。

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