【Python】 ast.literal_eval 与 eval

一、背景

我在在编写管理后台的过程中，遇到一个小问题，是关于用户名的存储和解码。用户名以base64编码的形式存储在 MySQL 数据库中，并且还保留了b''这样的形式，具体为什么要这样存我也不知道,可能是因为有些特殊字符无法直接存储。当从数据库中查询出数据后，为了正确使用这些用户名，需要进行解码操作。然而，base64.b64decode()方法接收的是bytes类型的数据。

也就是说，我们面临着将一个形如"b'huisqhfqe21aGVsbG8='"的字符串转换成b'huisqhfqe21aGVsbG8='这样的bytes类型数据的任务。在思考解决方案的过程中，eval方法首先浮现在脑海中，但考虑到安全性问题，经过查阅资料后，最终决定选择使用ast.literal_eval。虽然这里其实没什么风险，但是我就是想用 QAQ

二、base64 简介

Base64 是一种用于将二进制数据编码成 ASCII 字符的编码方式。它通常用于在网络传输或存储数据时，将二进制数据转换为可打印的字符，以便于传输和存储。在 Python 中，可以使用base64模块来进行 Base64 编码和解码操作。

import base64
def base64_to_string(base64_data):decoded_data = base64.b64decode(base64_data)string_data = decoded_data.decode('utf-8')return string_datadef string_to_base64(string_data):encoded_data = str.encode(string_data, 'utf-8')base64_data = base64.b64encode(encoded_data)return base64_data

三、eval

1. 功能与用法
   • eval函数是 Python 中一个强大的工具，它可以将一个字符串表达式作为 Python 代码进行执行。例如：

     expression = "2 + 3"
     result = eval(expression)
     print(result)  # 5
     

   • 它可以处理各种复杂的表达式，包括数学运算、函数调用等。例如：

     eval("pow(2, 3)")  # 8
     

2. 安全风险
   • 然而，eval的强大功能也伴随着巨大的安全风险。如果输入的字符串来自不可信的来源，比如用户输入、网络传输的数据等，那么这个字符串可能会被恶意构造来执行恶意代码。
   • 例如，假设一个恶意用户输入了以下字符串：

     malicious_str = "os.system('rm -rf /')"
     eval(malicious_str)
     

     执行这段代码将导致严重的系统破坏，可能会删除整个文件系统。
   • 此外，eval还可能导致代码注入攻击，使得攻击者能够执行任意的 Python 代码，获取敏感信息或者控制系统。
3. 性能开销
   • eval函数在执行时需要解析和执行字符串中的代码，这会带来一定的性能开销。特别是在处理大量数据或者频繁调用的情况下，这种性能开销可能会变得比较明显。

四、ast.literal_eval

1. 功能与用法
   • ast.literal_eval是一个相对安全的评估函数，它仅接受字符串形式的 Python 字面量表达式，并将其转换为相应的 Python 对象。
   • 在上述场景中，可以使用ast.literal_eval来将特定的字符串转换为bytes类型的对象。例如：

     import ast
     literal_str = "b'huisqhfqe21aGVsbG8='"
     result = ast.literal_eval(literal_str)
     print(result)
     

2. 安全性保障
   • ast.literal_eval具有严格的语法要求，只接受有限的字面量表达式，如数字、字符串、列表、元组、字典等。这意味着它不会执行任意的代码，从而大大降低了安全风险。
   • 如果输入的字符串不符合 Python 字面量的语法规则，它将抛出一个ValueError异常，而不是执行潜在的恶意代码。
3. 性能特点
   • 虽然ast.literal_eval在安全性方面有很大的优势，但在性能上可能略逊于eval。不过，这种性能差异通常在大多数应用场景下并不显著，而且为了保证程序的安全性，这点性能损失是可以接受的。

五、实际应用场景对比

1. 在数据处理管道中，如果需要对从外部数据源获取的字符串进行转换，使用ast.literal_eval可以确保数据的安全性。例如，从一个不可信的 API 接口获取的数据，需要转换为 Python 对象进行进一步处理时，ast.literal_eval是更好的选择。
2. 而在一些内部开发的工具或者脚本中，如果输入的字符串是由开发者自己控制的，并且已经经过了严格的验证，那么使用eval可能会更加方便快捷。但即使在这种情况下，也应该谨慎使用，并充分考虑潜在的安全风险。
3. 在涉及到用户交互的应用程序中，绝对不能使用eval来处理用户输入的字符串。因为用户可能会输入恶意代码，从而导致严重的安全问题。而ast.literal_eval则可以在一定程度上保证用户输入的安全性，只要用户输入的字符串符合字面量语法规则。

六、使用建议

1. 优先选择 ast.literal_eval
   • 在实际编程中，如果需要将一个已知安全的、符合字面量语法规则的字符串转换为 Python 对象，应优先使用ast.literal_eval。ast.literal_eval是一个安全可靠的选择。它可以有效地避免恶意代码的注入，保护程序的安全性。
2. 谨慎使用 eval
   • 除非完全信任输入的字符串并且明确知道执行的代码是安全的，否则应避免使用eval。在大多数情况下，都有更安全的替代方法来实现所需的功能。
   • 如果确实需要使用eval，应该对输入的字符串进行严格的验证和过滤，以确保不会执行恶意代码。例如，可以使用正则表达式来检查字符串是否只包含合法的表达式。