Como Implementar o Controle de Acesso Baseado em Funções (RBAC) em Aplicações FastAPI

O Controle de Acesso Baseado em Funções (RBAC) é uma das formas mais eficientes de gerenciar permissões de usuários em sistemas de software, especialmente quando lidamos com uma aplicação que possui diferentes níveis de acesso, como uma aplicação SaaS. Implementar o RBAC em uma aplicação FastAPI permite uma gestão granular das permissões, onde cada usuário pode ser alocado a um papel específico e, com base nisso, ter acesso a funcionalidades restritas ou liberadas.

Definindo os Papéis e Atribuindo-os aos Usuários

A seguir, adicionamos esse campo de papéis na tabela de usuários, criando uma coluna adicional no modelo de dados. Com isso, a estrutura do banco de dados estará preparada para armazenar a informação de qual papel cada usuário tem.

python
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from enum import Enum
class Role(str, Enum):
    basic = "basic"
    premium = "premium"
class User(Base):
    __tablename__ = "users"
    # Outros campos existentes
    role: Mapped[Role] = mapped_column(default=Role.basic)

Criando o Endpoint de Registro com Papel Específico

python
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@router.post("/register/premium-user", status_code=status.HTTP_201_CREATED)

def register_premium_user(user: UserCreateBody, session: Session = Depends(get_session)):

    user = add_user(session=session, *user.model_dump(), role=Role.premium)
    if not user:
        raise HTTPException(status.HTTP_409_CONFLICT, "username or email already exists")
    user_response = UserCreate(username=user.username, email=user.email)
    return {"message": "user created", "user": user_response}

Controlando o Acesso com Funções de Dependência

Primeiro, criamos funções de apoio que retornam o usuário atual a partir do token de autenticação. Com isso, podemos criar funções específicas para verificar se o usuário tem o papel necessário para acessar determinadas rotas.

python
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def get_current_user(token: str = Depends(oauth2_scheme), session: Session = Depends(get_session)) -> UserCreateRequestWithRole:
    user = decode_access_token(token, session)
    if not user:
        raise HTTPException(status_code=status.HTTP_401_UNAUTHORIZED, detail="User not authorized")
    return UserCreateRequestWithRole(username=user.username, email=user.email, role=user.role)

def get_premium_user(current_user: Annotated[get_current_user, Depends()]):

    if current_user.role != Role.premium:
        raise HTTPException(status_code=status.HTTP_401_UNAUTHORIZED, detail="User not authorized")
    return current_user

Criando Endpoints com Permissões Baseadas em Papéis

Com as funções de dependência em mãos, podemos criar endpoints que serão acessíveis apenas para usuários com determinados papéis. No exemplo a seguir, temos dois endpoints: um acessível por todos os usuários e outro restrito apenas a usuários premium.

python
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@router.get("/welcome/all-users")

def all_users_can_access(user: Annotated[get_current_user, Depends()]):

    return {f"Hello {user.username}, welcome to your space"}
@router.get("/welcome/premium-user")
def only_premium_users_can_access(user: UserCreateResponseWithRole = Depends(get_premium_user)):
    return {f"Hello {user.username}, Welcome to your premium space"}

Adicionando o Router ao Aplicativo

Após criar os endpoints, não podemos esquecer de adicionar os routers na configuração principal do aplicativo, para que as rotas sejam corretamente registradas no FastAPI.

python
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import security

import premium_access
import rbac
app.include_router(security.router)
app.include_router(premium_access.router)
app.include_router(rbac.router)

Testando o Sistema de RBAC

Após implementar os endpoints, é hora de testar. Inicie o servidor FastAPI e utilize o Swagger UI para testar as rotas criadas. Crie usuários com diferentes papéis (basic e premium) e faça requisições para verificar se as respostas estão de acordo com as permissões de acesso.

Escalando o Sistema de RBAC

Embora a implementação básica de RBAC cubra as necessidades de muitos sistemas, ele pode ser expandido de várias formas. Por exemplo, podemos adicionar novos papéis (como admin, superuser, etc.) ou implementar permissões mais detalhadas baseadas em escopos de tokens. A geração de tokens com escopos específicos pode ser uma forma ainda mais granular de controlar os acessos. O FastAPI permite definir escopos dentro do sistema de OAuth2, o que proporciona uma maneira robusta de gerenciar as permissões de acesso.

Ao combinar o RBAC com escopos no token de autenticação, você pode criar um sistema de permissões extremamente flexível, onde o papel do usuário pode ser determinado não apenas pelo banco de dados, mas também pelo próprio sistema de geração de tokens.

Essa abordagem não só melhora a segurança da aplicação, como também facilita o gerenciamento de usuários com múltiplos níveis de acesso.

Como Criar Middleware e Webhooks Personalizados no FastAPI

Middleware e webhooks são componentes cruciais para a construção de aplicações web robustas, eficientes e escaláveis. Ambos permitem a comunicação em tempo real entre os serviços, além de proporcionar flexibilidade na manipulação das requisições e respostas. Neste capítulo, exploraremos como criar middleware personalizado em ASGI (Asynchronous Server Gateway Interface) e como implementar webhooks na framework FastAPI. O objetivo é proporcionar ao leitor uma compreensão detalhada de como esses componentes funcionam e como utilizá-los para otimizar suas aplicações.

Primeiro, abordaremos a criação de middleware personalizado, oferecendo uma compreensão profunda de como o middleware opera a nível fundamental. A seguir, focaremos no desenvolvimento de middleware específico para a modificação de respostas, o que permitirá interceptar e alterar respostas antes de enviá-las ao cliente. Também discutiremos como lidar com o CORS (Cross-Origin Resource Sharing) utilizando middleware, um tema importante para garantir a segurança e a interação de aplicações com diferentes domínios. Por fim, vamos explorar a criação de webhooks no FastAPI, demonstrando como configurá-los e testá-los de forma eficaz.

Criando Middleware ASGI Personalizado

O ASGI é uma especificação projetada para servidores e aplicações web Python se comunicarem de forma assíncrona. Middleware é uma peça fundamental nas aplicações web, pois processa as requisições e respostas antes ou depois que elas passam pelo núcleo da aplicação. No FastAPI, já vimos como criar middleware usando a classe BasicHTTPMiddleware da biblioteca Starlette, uma implementação de alto nível. No entanto, para obter maior controle sobre o ciclo de vida das requisições e respostas, podemos construir um middleware ASGI completamente do zero.

Ao criar middleware ASGI personalizado, podemos interceptar tanto eventos de requisições HTTP quanto eventos do ciclo de vida da aplicação, como o início e o fim do servidor. Vamos começar com um exemplo simples, onde nosso middleware apenas imprime informações de log na tela. Esse exemplo proporcionará uma visão clara de como manipular o ciclo de vida da requisição, ao mesmo tempo que garante total flexibilidade para futuras customizações.

Primeiro, criamos uma estrutura de projeto onde colocaremos nosso middleware. A seguir, definimos a classe de middleware, que receberá como parâmetro o aplicativo ASGI e, opcionalmente, algum parâmetro adicional que desejamos monitorar. O código básico seria o seguinte:

python
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import logging

from starlette.types import ASGIApp, Scope, Receive, Send
logger = logging.getLogger("uvicorn")
class ASGIMiddleware:
    def __init__(self, app: ASGIApp, parameter: str = "default"):
        self.app = app
        self.parameter = parameter

    async def __call__(self, scope: Scope, receive: Receive, send: Send):

        logger.info("Entering ASGI middleware")
        logger.info(f"The parameter is: {self.parameter}")
        await self.app(scope, receive, send)
        logger.info("Exiting ASGI middleware")

No código acima, nossa classe ASGIMiddleware intercepta cada requisição e resposta, registrando informações de log para demonstrar o fluxo de entrada e saída. A vantagem de construir o middleware dessa forma é que podemos adicionar uma infinidade de funcionalidades personalizadas conforme necessário. Por exemplo, podemos alterar parâmetros de requisição, autenticar usuários, aplicar transformações aos dados ou até mesmo manipular cabeçalhos de resposta.

Para integrar o middleware à nossa aplicação FastAPI, basta configurá-lo no momento da inicialização do aplicativo, como mostra o exemplo abaixo:

python
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from fastapi import FastAPI
from starlette.middleware import Middleware
from middleware.asgi_middleware import ASGIMiddleware
app = FastAPI(
    title="Middleware Application",
    middleware=[
        Middleware(ASGIMiddleware, parameter="example_parameter")
    ]
)

Com o middleware implementado, criamos um simples endpoint para testar sua funcionalidade:

python
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@app.get("/")

async def read_root():
    return {"Hello": "Middleware World"}

Quando o servidor for iniciado, podemos observar os logs indicando quando a requisição entrou e saiu do middleware, além de verificar o parâmetro que foi configurado.

Manipulação de Respostas com Middleware

O middleware não se limita apenas à interceptação de requisições. Também podemos modificar as respostas antes que elas sejam enviadas de volta ao cliente. Para isso, o FastAPI permite que criemos middleware que altere os dados das respostas com base nas necessidades da aplicação. Este tipo de middleware pode ser útil em diversas situações, como adicionar cabeçalhos personalizados, manipular status de resposta ou realizar operações de log.

Lidando com CORS (Cross-Origin Resource Sharing)

Em aplicações web modernas, é comum que a comunicação entre o cliente e o servidor aconteça em domínios diferentes. O CORS é uma política de segurança que regula como os recursos da aplicação podem ser acessados por outros domínios. A configuração do CORS em FastAPI pode ser facilmente realizada através de middleware, o que garante que apenas origens confiáveis possam interagir com a API.

A configuração do middleware para CORS pode ser feita da seguinte maneira:

python
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from starlette.middleware.cors import CORSMiddleware

app.add_middleware(
    CORSMiddleware,
    allow_origins=["https://example.com"],  # Lista de origens permitidas
    allow_credentials=True,
    allow_methods=["GET", "POST"],  # Métodos permitidos
    allow_headers=["X-Custom-Header"],  # Cabeçalhos permitidos
)

Este middleware protege a aplicação, permitindo que apenas as origens e métodos especificados possam acessar os recursos da API.

Implementando Webhooks

Os webhooks são um método popular de comunicação entre sistemas, onde uma aplicação envia dados automaticamente para outra quando ocorre um evento específico. O FastAPI facilita a implementação de webhooks, permitindo que a aplicação receba e processe dados de forma assíncrona.

Para implementar um webhook no FastAPI, basta definir um endpoint que será acionado quando o evento ocorrer. O código pode ser algo simples como:

python
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@app.post("/webhook")

async def receive_webhook(data: dict):
    # Processa os dados recebidos

    return {"status": "success", "data": data}

Importância do Uso de Middleware e Webhooks

A compreensão profunda do funcionamento de middleware e webhooks é essencial para o desenvolvimento de sistemas dinâmicos e altamente escaláveis. O middleware oferece um ponto centralizado para manipular requisições, respostas e até eventos do ciclo de vida da aplicação, enquanto os webhooks proporcionam uma maneira eficiente de integrar diferentes sistemas e responder a eventos em tempo real. Ao dominar essas tecnologias, você será capaz de criar aplicações mais robustas, seguras e responsivas, melhorando a comunicação entre os diversos serviços de sua aplicação.

Como Implementar Webhooks em uma Aplicação FastAPI

Ao desenvolver uma aplicação que interage com sistemas externos, os webhooks são uma ferramenta crucial para garantir comunicação eficiente e automatizada entre as partes. Webhooks são usados para notificar um sistema sobre eventos que ocorreram em outro, enviando dados para uma URL específica em tempo real. Essa técnica é especialmente útil em integrações com APIs externas, como serviços de pagamento, notificações em tempo real e muito mais. Neste contexto, abordaremos como implementar webhooks em uma aplicação FastAPI e o que é necessário para garantir o funcionamento adequado e seguro dessa funcionalidade.

Primeiramente, a implementação de um webhook começa com a criação de um middleware que será responsável por gerenciar as requisições de entrada. No FastAPI, podemos definir esse middleware e registrá-lo para lidar com os eventos. No código, isso pode ser feito importando e configurando o middleware necessário. Após isso, é necessário adicionar o middleware à aplicação principal, geralmente dentro do arquivo main.py. A estrutura básica seria algo como

Como Habilitar HTTPS e Executar Aplicações FastAPI em Contêineres Docker

Para garantir uma experiência mais segura e confiável ao utilizar o FastAPI, a implementação de HTTPS na sua aplicação é um passo fundamental. Após configurar a conexão HTTPS, é possível evitar potenciais riscos relacionados à segurança de dados durante a comunicação, especialmente ao manipular informações sensíveis. A seguir, será explicada a configuração do HTTPS para o FastAPI, além da execução dessa aplicação em um contêiner Docker, o que oferece maior flexibilidade e facilita o processo de deploy.

Uma vez que o servidor está em execução com FastAPI, você pode adicionar o middleware HTTPSRedirectMiddleware, que irá redirecionar automaticamente todas as conexões HTTP para HTTPS. Isto pode ser feito com um simples comando no código do seu aplicativo: app.add_middleware(HTTPSRedirectMiddleware). Após reiniciar o servidor, qualquer tentativa de conexão HTTP, como por exemplo http://localhost:443, será redirecionada para https://localhost, desde que o serviço esteja configurado corretamente para suportar conexões HTTPS. No entanto, é importante destacar que, mesmo com o redirecionamento, será necessário especificar a porta 443.

Implementação de Certificados TLS/SSL para Produção

Embora o processo de geração de certificados TLS/SSL para testes locais seja relativamente simples, em um ambiente de produção, a configuração exige maior atenção, especialmente ao envolver provedores de DNS. Para garantir que a comunicação seja segura, o processo para obtenção de um certificado válido envolve três etapas principais:

1. Geração da chave privada e solicitação de assinatura de certificado (CSR): Essa etapa pode ser feita utilizando ferramentas como OpenSSL ou mkcert. A chave privada deve ser mantida em segredo, enquanto o CSR, que contém informações sobre o seu domínio e organização, será enviado para uma autoridade certificadora (CA).

2. Envio do CSR para uma CA e obtenção de um certificado assinado: A CA é responsável por validar e emitir o certificado. Há CAs gratuitas, como o Let's Encrypt, e pagas, como a DigiCert e a Comodo. Dependendo do provedor escolhido, você poderá precisar fornecer provas adicionais de sua identidade e da posse do domínio.

3. Instalação do certificado e da chave privada no servidor web: A instalação pode variar dependendo do servidor e do sistema operacional utilizado. Além disso, pode ser necessário instalar certificados intermediários fornecidos pela CA. A configuração do servidor web deve ser ajustada para forçar a utilização de HTTPS e redirecionar as conexões HTTP para HTTPS.

Em muitos casos, provedores de hospedagem oferecem suporte para a instalação e renovação automática dos certificados, utilizando ferramentas como o Certbot, especialmente para integrações com Let's Encrypt.

Executando Aplicações FastAPI em Contêineres Docker

O Docker facilita o processo de empacotar sua aplicação junto com todas as suas dependências em um contêiner. Essa abordagem garante que a aplicação seja executada de forma consistente em qualquer ambiente, evitando problemas como o famoso "funciona na minha máquina". A execução do FastAPI dentro de um contêiner Docker oferece a vantagem de isolar o ambiente de desenvolvimento e produção, garantindo maior flexibilidade no deploy.

O processo de colocar a aplicação FastAPI em um contêiner envolve três etapas principais:

1. Criação do Dockerfile: O Dockerfile é um script que define os passos necessários para construir a imagem do Docker, incluindo a instalação das dependências e a configuração do ambiente de execução. O arquivo começa com a especificação da imagem base, como por exemplo, FROM python:3.10. A seguir, cria-se um diretório de trabalho, onde o código da aplicação será copiado e as dependências instaladas.

2. Construção da Imagem: Após criar o Dockerfile, é necessário construir a imagem do contêiner utilizando o comando docker build. Uma vez construída a imagem, você pode verificar sua existência com o comando docker images.

3. Criação e Execução do Contêiner: Com a imagem pronta, o próximo passo é gerar o contêiner. Isso pode ser feito com o comando docker run -p 8000:80 nome-da-imagem. O mapeamento de portas permite que a aplicação seja acessada na porta 8000 do seu sistema local.

Esses três passos são suficientes para que sua aplicação FastAPI seja executada dentro de um contêiner Docker, proporcionando maior controle sobre o ambiente em que a aplicação roda, além de facilitar o processo de escalabilidade e atualização.

Considerações Importantes para um Deploy Seguro

Ao configurar HTTPS e usar o Docker, é crucial ter em mente algumas boas práticas que irão garantir a segurança e a confiabilidade da aplicação em produção. No caso do HTTPS, a escolha de uma autoridade certificadora confiável é essencial para garantir que os dados trafeguem de maneira segura. Além disso, é sempre importante renovar os certificados periodicamente, especialmente se você estiver utilizando uma CA gratuita como o Let's Encrypt, que pode exigir renovação a cada três meses.

Quanto ao uso do Docker, embora seja uma solução poderosa, é preciso tomar cuidado com a configuração do ambiente, especialmente no que diz respeito à exposição de portas e redes. A segurança do contêiner deve ser uma prioridade, configurando corretamente as permissões e usando imagens oficiais sempre que possível. Além disso, garantir que as versões das dependências estejam travadas pode evitar problemas futuros de compatibilidade.