初谈验证码与验证码设计

伴随着信息的泛滥，伴随着程序的“智能化”，以至于我们都不能识别网络的另一方是一个人还是一只猴子。为了识别对方是不是一只猴子，人们使用了一种 全自动区分计算机和人类的测试的技术，来防止这种现象，英文全称Completely Automated Public Test to tell Computers and Humans Apart。

验证码一般应用在需要控制有效信息输入的情况下，最常见的就是用户注册、登录、投票等。Google的验证码也应用在用户控制上，如Gmail中，当输入的错误用户名后，随便怎么都不会有验证码出现，但是当用户名正确的情况下，且输入密码错误超过两次，则会出现验证码，这是一个比较完善和安全的验证码。

验证码的设计

这里只涉及到一个较简单的验证码设计思路。

(1) 验证码的获取。

验证码一般都通过一个类似接口地址动态获取，例如http://www.impng.com/getCaptcha.php?auth=aXBmfFhEUFxFfDEyNTcxNzcwNTk。

(2) 验证码的有效性验证。

验证码的有效性验证可以通过session验证，明文记录在session中。验证通过后一定要注销该session，这是很常见的安全隐患点。

还有以参数形式带在URL中，不像session受会话限制，可以自由的在多台服务器下做验证，这也是在服务器集群下不能做到session同步的一种变相解决方法，但是这样的方法，需要把验证码明文带到页面中，因此需要采取加密后的串，并且是可逆的加密。

(3) 验证码的显示。

验证码一般带有背景噪点或者干扰线，但这不应该影响到对正常字符的识别。现在的应用很多都不使用背景噪点，干扰线使用的较多。

验证码的体验

在使用验证码的过程中，需要考虑到用户的体验度。

(1) 验证码字体处理。

验证码字符需要基于一个字体或者字体矩阵来生成。在字体的选择上，需要明显区分容易混淆的字符，如0和O，1和l、I等。

对于选取的字体中含有其他不使用到的字符，应该删除，以减小字体文件大小，如在只出现数字的验证码字符中，应该删除字体中的字母、符号。对于不用的中文字体来说，删掉它们会使上M的体积减小很多。

(2) 验证码的显示。

需要明确的是，对于真正的用户来说，验证码是一种没有必要的措施，不需要验证码的时候千万不要使用。就像Gmail的验证码，只有密码输入错误次数达到两次以上才会出现验证码，防止恶意暴力破解。

对于文字留言或者评论中使用验证码，可以参照Qzone的处理方式(虽然在某些方面来说，Qzone这里做的不好)，在页面打开的时候不显示验证码，只有当用户点击输入框，即代表用户想发表评论的时候，才会显示验证码。采取这样的方式也可以减少请求验证码图片的资源耗费，毕竟不是每个看文章的人都想评论，但需要考虑如何使验证码的显示不唐突。

当显示的验证码字符不容易识别时，应该引导用户主动进行操作刷新验证码，而不跳转页面。为了防止浏览器缓存，需要在获取验证码图片的URL后带上一个随机数。

(3) 验证码的半智能化。

若可以确定只是数字型的验证码，那么就不应该让用户输入数字外的字符。

若确定是5位的验证码，那么当输入不等于5位的时候，就不应该提交服务器进行判断。这是最简单的客户端判断方法，避免不必要的服务器连接验证的消耗。

避免用户输入全角的字符，或者对于英文验证字符而在中文输入法状态操作。这时候，“ime-mode: disabled;”可以派上用场。

当用户输够验证码位数后，可以“自作聪明”的帮用户将焦点移到下一个元素上。

(4) 验证码的可用性。

当验证码图片无法显示时，或者用户无法识别验证码时，需要有其他的替代方案。Google或者Space就提供了声音识别方案。但是，将验证码明文显示在图片的alt属性中绝对不是一个好办法。对于用户注册时遇到的无法识别验证码的问题，最简单的解决办法莫过于提醒用户：打电话给客服通过。

验证码的突破

攻防兼顾，设计一个完善而安全的验证码，就需要知道怎么破解验证码。对于那些机制不完善的验证码，如验证码明文直接写在cookie中，不加密或简单加密带在获取验证码图片的url参数中等，轻而易举的就可以突破。

验证码中的字符无非是对现有字符的缩放、旋转、变色、扭曲等，针对这些方法，一一破解之。一般可以采取下面的步骤破解：

1. 字模制作。验证码无非是采用若干种字体或者一些阵列字符的字体，采集一批验证码图片，分析下规律，做成字模。设计验证码的时候，若偷懒直接采用某些字体会很危险。
2. 图片切割和去噪。将验证码图片切割为一个个的字符，切去空白部分，方便套字模。很多验证码都带有背景噪点或者干扰线，需要对图像进行运算处理，尽可能去除。图片切割的程度影响到字模的匹配。对于类似Google这种有粘连的字符，识别是很难的。
3. 匹配。

更有人提出一种变相的突破方法，把验证码嵌入到美女图片站，每输入一个验证码才能看下一幅图片，为了某些目的，还是有很多人会不嫌麻烦的输入。

对于某些多样性的验证码，突破就很困难，但是一般这样的验证码都会损失一定的用户体验，用户自己都不好识别或者不好输入。早期的腾讯QQ注册和现有号码安全部分采用的中文验证码，和现在网易采用的两位中文验证码，涉及到中文就复杂些，更有做成SWF格式或GIF格式的，字符是浮动的，需要取帧来做判断。

原文地址：http://www.impng.com/web-dev/design-of-captcha.html