验证码Captcha的生成

前言

定义：

全自动区分计算机和人类的公开图灵测试

英语: Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart

俗称 验证码, 缩写为 Captcha.

首先，需要明白：

验证码是种反人类的存在。但它短时间内不可能退出历史舞台。我们需要尽量优化它，尽量提升用户的体验。

为什么要有验证码呢？

是为了证明网络的那端是一个人而不是一台机器(电脑)。

为什么要区分是人还是机器呢？

原因很多，归根结底，在于做坏事上，机器的效率比人高、成本比人低！

示例，臭名昭著的百度，极其恶心的验证码：

下面是验证码的几种常用场景：

1、账号安全。比如登录窗口，如果不设置验证码，可以使用脚本进行暴力破解。

2、防作弊。比如，12306 的验证码是为了防止机器恶意刷票。

3、反垃圾消息。比如，某些论坛上的验证码，防止机器群发的垃圾广告广告。

下面是几种常见可视化验证码的形式：

1、歪曲的字

2、倒立，点击

3、问答题

4、滑动拼图验证码

5、其他各种五花八门

他们有一个共同点，机器不容易辨认，可人类很容易就能识别。

现在，验证码技术也在不断发展。尤其是基于大数据的智能判断方兴未艾，按下不表。

验证码的原理

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一个完整的验证逻辑分两步：

1、第一次请求 （获取阶段）

        a：服务器生成一个可以比较的对象，比如字符串或数字，并将其保存起来。一般保存到 Session 中。

        b：服务器根据上述生成的对象，构造出机器难以辨识的一段数据，比如声音、图片或短信，并发送给用户。

        c：数据在客户端展示，用户可以去识别

2、第二次请求, 携带用户输入的验证信息 （校验阶段）

      a：  用户将自己的数据，连带辨识出来的验证码数据，一并请求到服务器

      b：服务器将之前保存的原始数据，跟用户提交的作比较。如果相同，那么通过，否则不通过。

图片验证码

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这是一种 最基本的验证方式, 其他所有的验证思路都是跟它一致的。

Java 中，绘制图片，需要用到 awt 包的 BufferedImage 类。

在获取阶段，客户端代码描述为：

服务端的代码描述为：

@WebServlet("/captcha")

classCaptchaServlet{

        public获得验证码的方法 () {

                //1. 获取随机字符串，作为原始验证字符串

                StringrandomString=getRandomString(4);

                //2. 根据字符串，生成机器难以辨认的图片

                BufferedImageimage=绘制图片(randomString);

                //3. 原始字符串 -> 保存起来

                session.setAttribute("captcha", randomString);

                //4. 绘制的图片 -> 发送给用户

                ImageIO.write(image,"PNG", response.getOutputStream()); 

         }

        /*根据字符串绘制图片*/

        BufferedImage 绘制图片(String randomString) {

                //1. 创建 Image 对象

                BufferedImageimage=newBufferedImage(w, h,BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

                //2. 获取画笔

                Graphicsg=image.getGraphics();

                //3. 设置背景色

                g.setColor(getRandomColor()); 

                g.fillRect(0,0, w, h);

                //4. 绘制字符串

                g.setColor(getRandomColor());

                g.setFont(newFont(xxx, xxx, xxx)); 

                 g.drawString();

                //其他一些处理，变形扭曲等

                //5. 画干扰线和干扰点等g

                setColor(getRandomColor());

                g.drawLine();

                 g.drawOval();

                //6. 结束

                g.dispose();

                returnimage; 

         }

}

短信验证码

除了上述直接发送给用户浏览器的可视化验证码之外，在注册等场合，我们经常用到短信或邮箱验证。

这主要是为了防止账号被随意注册，从而进行恶意行为（僵尸粉，刷单等），也是奸商获取我们私人信息的重要途径（其实是为了提供更优服务哦~）。

有时候也是为了代替密码，绑定手机用来确保登录的安全性。

不管是图片验证码，还是短信、邮箱验证，道理都是一样的，区别在于发送给用户去辨认的数据不同、数据展示方式不同或数据接收媒介不同

短信验证 也是分为 验证码获取 和 校验 两个阶段！ 获取验证码 这一步通常通过 Ajax 实现，并在服务端调用短信接口发送数据，数据不再通过浏览器展现，而是通过手机等其他媒介传递。

短信验证的简单代码描述为：

//1. 从 request 中得到用户的手机号码

Stringphone=request.getParameter("phone");

//2. 得到随机的字符串或数字

StringrandomNumber=getRandomNumber(4);

//3. 将得到的原始字符串保存起来

session.setAttribute("captcha", randomNumber);

//4. 调用短信接口服务，将原始字符串发送给用户

SMSInteface.sendMessage(phone, randomNumber);

至于短信接口服务，有很多。比如阿里大鱼, 它的使用很简单：

//1. 注册账号，获取 appkey 和 secret

//2. 申请短信签名，申请短信模板

//3. 为项目添加 jar 包: "com.aliyun:aliyun-java-sdk-dysmsapi:+"

//4. 编写程序，发送短信

publicvoidsendMessage(Stringphone,StringrandomNumber) {

              //1. 构造 request 对象

             AlibabaAliqinFcSmsNumSendRequestreq=newAlibabaAliqinFcSmsNumSendRequest();

            req.setRecNum(phone);            //发给谁

            req.setSmsType("normal");            //短息类型

            req.setSmsFreeSignName("123456");        //你的签名

           req.setSmsTemplateCode("SMS_585014");            //模板，需要自己在后台设置

           req.setSmsParamString("{,\"body\":\""+randomNumber+"\"}");        //发送内容，以参数形式传递给模板

}

邮箱验证码

邮箱验证，需要用到 J2EE 的 Java Mail 标准。

国外的网站，基本都是使用邮箱注册。它很基础很重要。

但道理相通，在此略过不提。