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Schütze deine Django-API mit rollenbasierter Zugangskontrolle (RBAC) und JWT-Validierung

Diese Anleitung hilft dir, Autorisierung zu implementieren, um deine Django-APIs mit rollenbasierter Zugangskontrolle (RBAC) und JSON Web Tokens (JWTs), die von Logto ausgestellt werden, abzusichern.

Bevor du beginnst​

Deine Client-Anwendungen müssen Zugangstokens (Access tokens) von Logto erhalten. Falls du die Client-Integration noch nicht eingerichtet hast, schaue dir unsere Schnellstarts für React, Vue, Angular oder andere Client-Frameworks an oder sieh dir unseren Maschine-zu-Maschine-Leitfaden für Server-zu-Server-Zugriff an.

Dieser Leitfaden konzentriert sich auf die serverseitige Validierung dieser Tokens in deiner Django-Anwendung.

Eine Abbildung, die den Fokus dieses Leitfadens zeigt

Was du lernen wirst​

  • JWT-Validierung: Lerne, Zugangstokens (Access tokens) zu validieren und Authentifizierungsinformationen zu extrahieren
  • Middleware-Implementierung: Erstelle wiederverwendbare Middleware zum Schutz deiner API
  • Berechtigungsmodelle: Verstehe und implementiere verschiedene Autorisierungsmuster (Authorization patterns):
    • Globale API-Ressourcen für anwendungsweite Endpunkte
    • Organisationsberechtigungen für mandantenspezifische Funktionskontrolle
    • Organisationsbezogene API-Ressourcen für Multi-Tenant-Datenzugriff
  • RBAC-Integration: Erzwinge rollenbasierte Berechtigungen (Role-based permissions) und Berechtigungen (Scopes) in deinen API-Endpunkten

Voraussetzungen​

  • Neueste stabile Version von Python installiert
  • Grundlegendes Verständnis von Django und Web-API-Entwicklung
  • Eine konfigurierte Logto-Anwendung (siehe Schnellstarts, falls benötigt)

Überblick über Berechtigungsmodelle​

Bevor du Schutzmechanismen implementierst, wähle das Berechtigungsmodell, das zu deiner Anwendungsarchitektur passt. Dies steht im Einklang mit den drei Haupt-Autorisierungsszenarien von Logto:

Globale API-Ressourcen RBAC
  • Anwendungsfall: Schutz von API-Ressourcen, die in deiner gesamten Anwendung geteilt werden (nicht organisationsspezifisch)
  • Token-Typ: Zugangstoken (Access token) mit globaler Zielgruppe (Audience)
  • Beispiele: Öffentliche APIs, Kernproduktdienste, Admin-Endpunkte
  • Am besten geeignet für: SaaS-Produkte mit APIs, die von allen Kunden genutzt werden, Microservices ohne Mandantenisolation
  • Mehr erfahren: Globale API-Ressourcen schützen

💡 Wähle dein Modell, bevor du fortfährst – die Umsetzung in diesem Leitfaden bezieht sich durchgehend auf deinen gewählten Ansatz.

Schnelle Vorbereitungsschritte​

Logto-Ressourcen & Berechtigungen konfigurieren​

  1. API-Ressource erstellen: Gehe zu Konsole → API-Ressourcen und registriere deine API (z. B. https://api.yourapp.com)
  2. Berechtigungen definieren: Füge Berechtigungen wie read:products, write:orders hinzu – siehe API-Ressourcen mit Berechtigungen definieren
  3. Globale Rollen erstellen: Gehe zu Konsole → Rollen und erstelle Rollen, die deine API-Berechtigungen enthalten – siehe Globale Rollen konfigurieren
  4. Rollen zuweisen: Weisen Sie Benutzern oder M2M-Anwendungen, die API-Zugriff benötigen, Rollen zu
Neu bei RBAC?:

Beginne mit unserem Leitfaden zur rollenbasierten Zugangskontrolle (RBAC) für eine Schritt-für-Schritt-Anleitung.

Aktualisiere deine Client-Anwendung​

Fordere die passenden Berechtigungen in deinem Client an:

Der Prozess beinhaltet in der Regel die Aktualisierung deiner Client-Konfiguration, um eines oder mehrere der folgenden Elemente einzuschließen:

  • scope-Parameter in OAuth-Flows
  • resource-Parameter für den Zugriff auf API-Ressourcen
  • organization_id für den Organisationskontext
Bevor du mit dem Code beginnst:

Stelle sicher, dass der Benutzer oder die M2M-App, die du testest, die entsprechenden Rollen oder Organisationsrollen zugewiesen bekommen hat, die die notwendigen Berechtigungen für deine API enthalten.

Initialisiere dein API-Projekt​

Um ein neues Django-Projekt zu initialisieren, kannst du die integrierten Befehle von Django verwenden:

django-admin startproject your_api_name
cd your_api_name

Installiere Django, falls du es noch nicht installiert hast:

pip install Django

Erstelle eine grundlegende Django-App:

python manage.py startapp api

Erstelle eine einfache API-Ansicht:

api/views.py
from django.http import JsonResponse

def hello_view(request):
    return JsonResponse({"message": "Hello from Django"})

Füge die URL-Konfiguration hinzu:

api/urls.py
from django.urls import path
from . import views

urlpatterns = [
    path('', views.hello_view, name='hello'),
]
your_api_name/urls.py
from django.contrib import admin
from django.urls import path, include

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('api/', include('api.urls')),
]

Starte den Entwicklungsserver:

python manage.py runserver
hinweis:

Siehe die Django-Dokumentation für weitere Details zur Einrichtung von Modellen, Ansichten und anderen Funktionen.

Initialisiere Konstanten und Hilfsfunktionen​

Definiere die notwendigen Konstanten und Hilfsfunktionen in deinem Code, um die Extraktion und Validierung von Tokens zu handhaben. Eine gültige Anfrage muss einen Authorization-Header in der Form Bearer <Zugangstoken (Access token)> enthalten.

auth_middleware.py
JWKS_URI = 'https://your-tenant.logto.app/oidc/jwks'
ISSUER = 'https://your-tenant.logto.app/oidc'

class AuthInfo:
    def __init__(self, sub: str, client_id: str = None, organization_id: str = None,
                 scopes: list = None, audience: list = None):
        self.sub = sub
        self.client_id = client_id
        self.organization_id = organization_id
        self.scopes = scopes or []
        self.audience = audience or []

    def to_dict(self):
        return {
            'sub': self.sub,
            'client_id': self.client_id,
            'organization_id': self.organization_id,
            'scopes': self.scopes,
            'audience': self.audience
        }

class AuthorizationError(Exception):
    def __init__(self, message: str, status: int = 403):
        self.message = message
        self.status = status
        super().__init__(self.message)

def extract_bearer_token_from_headers(headers: dict) -> str:
    """
    Extrahiere das Bearer-Token aus den HTTP-Headern.

    Hinweis: FastAPI und Django REST Framework verfügen über eine eingebaute Token-Extraktion,
    daher ist diese Funktion hauptsächlich für Flask und andere Frameworks gedacht.
    """
    authorization = headers.get('authorization') or headers.get('Authorization')

    if not authorization:
        raise AuthorizationError('Authorization-Header fehlt', 401)

    if not authorization.startswith('Bearer '):
        raise AuthorizationError('Authorization-Header muss mit "Bearer " beginnen', 401)

    return authorization[7:]  # Entferne das Präfix 'Bearer '

Informationen über deinen Logto-Mandanten abrufen​

Du benötigst die folgenden Werte, um von Logto ausgestellte Tokens zu validieren:

  • JSON Web Key Set (JWKS) URI: Die URL zu den öffentlichen Schlüsseln von Logto, die zur Überprüfung von JWT-Signaturen verwendet wird.
  • Aussteller (Issuer): Der erwartete Ausstellerwert (die OIDC-URL von Logto).

Zuerst finde den Endpunkt deines Logto-Tenants. Du findest ihn an verschiedenen Stellen:

  • In der Logto-Konsole unter Einstellungen → Domains.
  • In den Anwendungseinstellungen, die du in Logto konfiguriert hast, unter Einstellungen → Endpoints & Credentials.

Abrufen vom OpenID Connect Discovery-Endpunkt​

Diese Werte können vom OpenID Connect Discovery-Endpunkt von Logto abgerufen werden:

https://<your-logto-endpoint>/oidc/.well-known/openid-configuration

Hier ist ein Beispiel für eine Antwort (andere Felder wurden zur Übersichtlichkeit weggelassen):

{
  "jwks_uri": "https://your-tenant.logto.app/oidc/jwks",
  "issuer": "https://your-tenant.logto.app/oidc"
}

Da Logto keine Anpassung der JWKS-URI oder des Ausstellers (Issuer) erlaubt, kannst du diese Werte fest in deinem Code hinterlegen. Dies wird jedoch für Produktionsanwendungen nicht empfohlen, da dies den Wartungsaufwand erhöhen kann, falls sich zukünftig Konfigurationen ändern.

  • JWKS URI: https://<your-logto-endpoint>/oidc/jwks
  • Aussteller (Issuer): https://<your-logto-endpoint>/oidc

Token und Berechtigungen validieren​

Nach dem Extrahieren des Tokens und dem Abrufen der OIDC-Konfiguration überprüfe Folgendes:

  • Signatur: JWT muss gültig und von Logto (über JWKS) signiert sein.
  • Aussteller (Issuer): Muss mit dem Aussteller deines Logto-Tenants übereinstimmen.
  • Zielgruppe (Audience): Muss mit dem in Logto registrierten Ressourcenindikator der API oder dem Organisationskontext (falls zutreffend) übereinstimmen.
  • Ablauf (Expiration): Token darf nicht abgelaufen sein.
  • Berechtigungen (Scopes): Token muss die erforderlichen Berechtigungen für deine API / Aktion enthalten. Berechtigungen sind durch Leerzeichen getrennte Zeichenfolgen im scope-Anspruch.
  • Organisationskontext: Wenn du API-Ressourcen auf Organisationsebene schützt, überprüfe den organization_id-Anspruch.

Siehe JSON Web Token, um mehr über die Struktur und Ansprüche von JWT zu erfahren.

Was bei jedem Berechtigungsmodell zu prüfen ist​

  • Audience-Anspruch (aud): API-Ressourcenindikator
  • Organisations-Anspruch (organization_id): Nicht vorhanden
  • Zu prüfende Berechtigungen (scope): API-Ressourcen-Berechtigungen

Für nicht-API-Organisationsberechtigungen wird der Organisationskontext durch den aud-Anspruch dargestellt (z. B. urn:logto:organization:abc123). Der organization_id-Anspruch ist nur für Tokens von API-Ressourcen auf Organisationsebene vorhanden.
tipp:

Validiere immer sowohl Berechtigungen (Scopes) als auch Kontext (Audience, Organisation) für sichere Multi-Tenant-APIs.

Validierungslogik hinzufügen​

Wir verwenden PyJWT, um JWTs zu validieren. Installiere es, falls du es noch nicht getan hast:

pip install pyjwt[crypto]

Füge zunächst diese gemeinsamen Hilfsfunktionen hinzu, um die JWT-Validierung zu handhaben:

jwt_validator.py
import jwt
from jwt import PyJWKClient
from typing import Dict, Any
from auth_middleware import AuthInfo, AuthorizationError, JWKS_URI, ISSUER

jwks_client = PyJWKClient(JWKS_URI)

def validate_jwt(token: str) -> Dict[str, Any]:
    """JWT validieren und Payload zurückgeben"""
    try:
        signing_key = jwks_client.get_signing_key_from_jwt(token)

        payload = jwt.decode(
            token,
            signing_key.key,
            algorithms=['RS256'],
            issuer=ISSUER,
            options={'verify_aud': False}  # Die Zielgruppe wird manuell überprüft
        )

        verify_payload(payload)
        return payload

    except jwt.InvalidTokenError as e:
        raise AuthorizationError(f'Ungültiges Token: {str(e)}', 401)
    except Exception as e:
        raise AuthorizationError(f'Token-Validierung fehlgeschlagen: {str(e)}', 401)

def create_auth_info(payload: Dict[str, Any]) -> AuthInfo:
    """AuthInfo aus JWT-Payload erstellen"""
    scopes = payload.get('scope', '').split(' ') if payload.get('scope') else []
    audience = payload.get('aud', [])
    if isinstance(audience, str):
        audience = [audience]

    return AuthInfo(
        sub=payload.get('sub'),
        client_id=payload.get('client_id'),
        organization_id=payload.get('organization_id'),
        scopes=scopes,
        audience=audience
    )

def verify_payload(payload: Dict[str, Any]) -> None:
    """Payload basierend auf Berechtigungsmodell überprüfen"""
    # Implementiere hier deine Überprüfungslogik basierend auf dem Berechtigungsmodell
    # Dies wird im Abschnitt zu den Berechtigungsmodellen unten gezeigt
    pass

Implementiere anschließend die Middleware, um das Zugangstoken zu überprüfen:

auth_middleware.py
from django.http import JsonResponse
from jwt_validator import validate_jwt, create_auth_info

def require_access_token(view_func):
    def wrapper(request, *args, **kwargs):
        try:
            headers = {key.replace('HTTP_', '').replace('_', '-').lower(): value
                      for key, value in request.META.items() if key.startswith('HTTP_')}

            token = extract_bearer_token_from_headers(headers)
            payload = validate_jwt(token)

            # Auth-Informationen an die Anfrage anhängen, um sie allgemein zu verwenden
            request.auth = create_auth_info(payload)

            return view_func(request, *args, **kwargs)

        except AuthorizationError as e:
            return JsonResponse({'error': str(e)}, status=e.status)

    return wrapper

Implementiere gemäß deinem Berechtigungsmodell die entsprechende Überprüfungslogik in jwt_validator.py:

jwt_validator.py
def verify_payload(payload: Dict[str, Any]) -> None:
    """Payload für globale API-Ressourcen überprüfen"""
    # Überprüfe, ob der Audience-Claim mit deinem API-Ressourcenindikator übereinstimmt
    audiences = payload.get('aud', [])
    if isinstance(audiences, str):
        audiences = [audiences]

    if 'https://your-api-resource-indicator' not in audiences:
        raise AuthorizationError('Ungültige Zielgruppe')

    # Überprüfe erforderliche Berechtigungen für globale API-Ressourcen
    required_scopes = ['api:read', 'api:write']  # Ersetze durch deine tatsächlich benötigten Berechtigungen
    scopes = payload.get('scope', '').split(' ') if payload.get('scope') else []
    if not all(scope in scopes for scope in required_scopes):
        raise AuthorizationError('Unzureichende Berechtigung')

Middleware auf deine API anwenden​

Wende nun die Middleware auf deine geschützten API-Routen an.

views.py
from django.http import JsonResponse
from auth_middleware import require_access_token

@require_access_token
def protected_view(request):
    # Zugriff auf Authentifizierungsinformationen über request.auth
    return JsonResponse({"auth": request.auth.to_dict()})
urls.py
from django.urls import path
from . import views

urlpatterns = [
    path('api/protected/', views.protected_view, name='protected'),
]

Teste deine geschützte API​

Zugangstokens erhalten​

Von deiner Client-Anwendung: Wenn du eine Client-Integration eingerichtet hast, kann deine App Tokens automatisch erhalten. Extrahiere das Zugangstoken und verwende es in API-Anfragen.

Zum Testen mit curl / Postman:

  1. Benutzertokens: Verwende die Entwicklertools deiner Client-App, um das Zugangstoken aus dem localStorage oder dem Netzwerk-Tab zu kopieren.

  2. Maschine-zu-Maschine-Tokens: Verwende den Client-Credentials-Flow. Hier ein nicht-normatives Beispiel mit curl:

    curl -X POST https://your-tenant.logto.app/oidc/token \
      -H "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded" \
      -d "grant_type=client_credentials" \
      -d "client_id=your-m2m-client-id" \
      -d "client_secret=your-m2m-client-secret" \
      -d "resource=https://your-api-resource-indicator" \
      -d "scope=api:read api:write"

    Möglicherweise musst du die Parameter resource und scope entsprechend deiner API-Ressource und Berechtigungen anpassen; ein organization_id-Parameter kann ebenfalls erforderlich sein, wenn deine API organisationsgebunden ist.

tipp:

Möchtest du den Inhalt des Tokens inspizieren? Verwende unseren JWT Decoder, um deine JWTs zu dekodieren und zu überprüfen.

Geschützte Endpunkte testen​

Gültige Token-Anfrage
curl -H "Authorization: Bearer eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9..." \
  http://localhost:3000/api/protected

Erwartete Antwort:

{
  "auth": {
    "sub": "user123",
    "clientId": "app456",
    "organizationId": "org789",
    "scopes": ["api:read", "api:write"],
    "audience": ["https://your-api-resource-indicator"]
  }
}
Fehlendes Token
curl http://localhost:3000/api/protected

Erwartete Antwort (401):

{
  "error": "Authorization header is missing"
}
Ungültiges Token
curl -H "Authorization: Bearer invalid-token" \
  http://localhost:3000/api/protected

Erwartete Antwort (401):

{
  "error": "Invalid token"
}

Berechtigungsmodell-spezifisches Testen​

Testszenarien für APIs, die mit globalen Berechtigungen geschützt sind:

  • Gültige Berechtigungen: Teste mit Tokens, die deine erforderlichen API-Berechtigungen enthalten (z. B. api:read, api:write)
  • Fehlende Berechtigungen: Erwarte 403 Verboten, wenn das Token die erforderlichen Berechtigungen nicht enthält
  • Falsche Zielgruppe: Erwarte 403 Verboten, wenn die Zielgruppe nicht mit der API-Ressource übereinstimmt
# Token mit fehlenden Berechtigungen - erwarte 403
curl -H "Authorization: Bearer token-without-required-scopes" \
  http://localhost:3000/api/protected

Weiterführende Literatur​

RBAC in der Praxis: Sichere Autorisierung für deine Anwendung implementieren

Entwicklung einer Multi-Tenant-SaaS-Anwendung: Ein vollständiger Leitfaden von Design bis Implementierung