( Day 37.2 ) Python 設定 Firebase RealTime Database 安全規則

2023 iThome 鐵人賽

Software Development

跟著 OXXO 一起學 Python系列第 78 篇

15th鐵人賽 python python系列文章

oxxo

2023-10-07 00:17:31

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Firebase RealTime Database 的 Rules ( 安全規則 ) 可以讓資料庫具有多一層的安全保護，規則除了可以指定哪些資料可以讀取或寫入，也可以搭配 auth 根據使用者進行規範，這篇教學將會介紹如何設定 RealTime Database Rules 安全規則。

原文參考：設定 Firebase RealTime Database 安全規則

安全規則基本寫法

RealTime Database Rules 使用類似 JSON 格式的寫法，透過 .read、.write 和 .validate 定義是否可以存取和寫入。

類型	說明
.read	是否允許讀取資料，布林值判斷為 ture 可以讀取，false 不可讀取。
.write	是否允許寫入資料，布林值判斷為 ture 可以寫入，false 不可寫入。
.validate	判斷值、屬性、子屬性...等的正確格式。

如果是剛建立的專案，會使用「禁止讀取寫入」的設定，最外層是 rules 屬性，表示整份資料庫的規則，內容就會包含讀寫或資料夾相關的規則，因為 .read 和 .write 都是 false，所以不論任何人都無法存取或寫入。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 禁止讀取寫入

如果將 .read 和 .write 設為 true，表示任何人都可以寫入或讀取資料。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 可以寫入或讀取資料

此外，如果使用下面的寫法，會讓「有註冊」的用戶 ( 具備 uid ) 才能夠讀取、寫入或刪除資料。

{
  "rules": {
    ".read": "auth.uid != null",
    ".write": "auth.uid != null"
  }
}

定義規則順序

Firebase 的規則採用「淺層判斷至深層」的做法，只要是存取資料，規則的 true 與 false 一律由淺層 ( root 根節點 ) 開始判斷，舉例來說，使用規則模擬工具執行下列規則，a 節點的層級雖然寫了 false 阻擋寫入，但 root 節點卻允許寫入，就造成 a 節點仍然可以寫入資料的情形 ( 淺層的規則會覆蓋深層的規則 )。

{
  "rules": {
    ".read": true,
    ".write":true,
    "a": {
      ".read": false,
      ".write": false
    }
  }
}

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 淺層的規則會覆蓋深層的規則

如果不希望淺層的規則影響到淺層，可以「相關規則設定留空」( 不要指定 true 或 false )，如果不寫讀寫的規則，會變成預設值 false，false 不會影響深層，如此一來就會自動採用深層的設定，舉例來說，下方的規則指定了 a 節點不可讀取和寫入，b 節點則可以讀取和寫入，除了 b 節點之外，其他節點一率無法存取。

簡單來說，起始為 0，遇到 false 就加 0，遇到 true 就加 1，如果最後結果大於 0 就表示可以寫入或讀取。

{
  "rules": {
    "a": {
      ".read": false,
      ".write": false
    },
    "b":{
      ".read": true,
      ".write": true
    }
  }
}

a 節點無法存取。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - a 節點無法存取

b 節點可以存取。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - b 節點可以存取

c 節點無法存取。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - c 節點無法存取

例如上面的例子，一開始如果是 true，不論哪層寫了 false，最後得到的值都一定大於 0，表示一定可以寫入或讀取，反之如果一開始是 0，遇到 true 加 1，在 a 節點就可以寫入或讀取，而其他節點因為沒有加 1 所以仍保持 0，就不能讀取或寫入了。

{
  "rules": {
    ".read":false,
    ".write":false,
    "a": {
      ".read": true,
      ".write": true
    }
  }
}

a 節點可以存取。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - a 節點可以存取

b 節點無法存取。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - b 節點無法存取

驗證 validate

「淺層判斷至深層」的原則只適用於單純撰寫 .read 和 .write 規則，如果是規則中包含了 .validate，只會影響自己的層級，不受「淺層判斷至深層」的原則限制，例如下方的規則，在 root 節點會「驗證新資料一定要包含 a 節點」，所以如果儲存的資料包含 a 節點，就可以通過驗證，但在 a 的層級卻會被「驗證新資料一定要是數字格式」所阻擋，導致資料一定得是 a 節點下的數字資料才能儲存的狀況。

{
  "rules": {
    ".read":true,
    ".write":true,
    ".validate": "newData.hasChildren(['a'])",
    "a": {
      ".read": false,
      ".write": false,
      ".validate": "newData.isNumber()"
    }
  }
}

如果資料是數字可以存取。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 資料是數字可以存取

如果資料是文字無法存取。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 資料是文字無法存取

預設變數 predefined variables

在安全規則裡，除了單純的撰寫節點名稱，還有以下幾種預設的變數，由於每個變數都有其特定用法，在「節點」的命名上，必須要避開這些名稱。

變數	說明	.read	.write	.validate
now	建立節點的時間	-	-	O
root	讀取或寫入資料之前，存在資料庫的根節點	O	O	-
newData	寫入資料之後會存在的資料，包含新的資料和原本的資料	-	O	O
data	讀取或寫入資料之前，存在資料庫的資料	O	O	O
$變數	通用變數符號，表示在某個節點內的所有節點	O	O	O
auth	身份驗證使用的變數	O	O	-

now

now 表示「資料庫寫入的時間」，單位採用毫秒計算 ( 也就是從 1970 年 1 月 1 日到現在的毫秒數 )，下列的規則指定使用者寫入的資料，必須包含 time 的節點，節點內容為放置時的毫秒數，數值一定要在 now 之後。
```
{
  "rules": {
    ".read":false,
    ".write":true,
    ".validate":"newData.child('time').val()<now"
  }
}
```
root

root 表示「根節點」，通常會搭配類似 .child 的指令來輔助判斷，下列的規則如果資料庫內有 a 節點，且 a 節點內的 aa 節點的值為 ok，才能夠讀取資料，透過這個方法也可以達到保護資料庫的效果。
```
{
  "rules": {
    ".read":"root.child('a').child('aa').val() == 'ok'",
    ".write":true
  }
}
```
如果節點 a/aa 的值是 ok，則可以存取。

如果節點 a/aa 的值不是 ok，則不可以存取。
newData

newData 表示「新資料」，新資料的判斷只適用 .write 和 .vaildate，下方的規則，會限制新的資料一定得包含 a 和 b 節點才能寫入。
```
{
  "rules": {
    ".read":true,
    ".write":"newData.hasChildren(['a','b'])"
  }
}
```
如果資料中有 a 和 b 兩個節點，可以存取。

如果資料中只有 a 但沒有 b 節點，則不可以存取。
data

data 表示「已經存在的資料」，可以用在 .read、.write 和 .vaildate，下方的規則，會判斷目前資料庫中 a 節點是否存在 lock 為 true 的資料，如果有，則無法寫入，如果沒有就可以寫入。
```
{
  "rules": {
    ".read":true,
      "a":{
        ".write":"data.child('lock').val() != true"
      }
  }
}
```
如果 a 裡沒有 lock 為 true 的節點，可以存取。

如果 a 裡有 lock 為 true 的節點，不可以存取。
$變數

「$變數」的意思是「通用變數符號」，也就是不論該層節點如何命名，使用「$變數」就代表該層所有的節點名稱，舉例來說，下方的規則雖然是$a，但表示得並不是 a 節點，而是在 root 下一層的「所有節點」都能寫入或讀取資料。
```
{
  "rules": {
    ".read": false,
    ".write": false,
      "$a": {
        ".read": true,
        ".write": true
      }
  }
}
```
auth

auth 用於「搭配 firebase 專案的註冊帳號功能」，透過判斷註冊的帳號、uid...等相關資訊，決定是否可以讀取或寫入資料，下方的規則，會判斷帳號的 uid 是否等於節點的名稱或者 uid 是否存在，如果不等於則不會寫入，如果 uid 相等則會寫入，如果 uid 不存在則會新建一個名稱為 uid 的節點。

因為第一層是 .write，若判斷為 true 則後方不論 .write 規則為何都可以寫入，所以第二層使用 .validate 就能避免「淺層判斷至深層」( 請參考本篇文章上面的說明 )。
```
{
"rules": {
  ".write":"auth.uid != null",
  "$user": {
    ".read": true,
    ".validate":"$user === auth.uid"
    }
  }
}
```
如果沒有 uid ，在第一層就會被排除。

如果某個 uid 的節點名稱不等於使用者的 uid 時，這個節點不能寫入資料。

如果資料庫中已經有 uid 的節點，當節點名稱等於使用者的 uid 時，這個節點就可以寫入資料。

保護已存在的資料

透過使用者 auth 的規則，可以定義較為妥善的資料保護方法，但針對「匿名」的使用者，大致上可以定義以下的保護條件：

不能讀取整個資料庫，只能讀取某個節點 ( 表示知道名稱才能讀取 )。

不能刪除資料，只能不斷添加資料。

根據這兩個條件，定義以下的規則，在 root 層禁止讀取和寫入，在之後的每個節點都可以讀取，不過如果該節點有資料，則無法寫入。

{
  "rules": {
    ".read": false,
    ".write": false,
    "$data": {
      ".read": true,
      ".write": "!data.exists()",
    }
  }
}

假設資料庫中已經有了下方的這些資料：

test: {
  a: 123
  b: 456
  c: 789
}

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 假設資料庫中已經有了下方的這些資料

透過模擬可以發現，若要讀取整份 data 會被拒絕。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 讀取整份 data 會被拒絕

單獨讀取 a 節點的資料是被允許的。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 單獨讀取 a 節點的資料是被允許的

若要寫入資料到 a 節點，因為 a 節點已經有資料，所以無法寫入。

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 單獨讀取 a 節點的資料是被允許的

不過如果是全新的節點，就可以寫入資料 ( 等同於使用 push 的功能 )

Python 教學 - 設定 Firebase RealTime Database 安全規則 - 全新的節點，就可以寫入資料

小結

Firebase RealTime Database 的規則其實相當簡單，只是要熟悉其邏輯和運作方式，透過規則就能保護資料庫，也就能做出更彈性的應用了。

跟著 OXXO 一起學 Python系列第 78 篇