從12306網(wǎng)站新驗(yàn)證碼看Web驗(yàn)證碼設(shè)計(jì)與破解
原創(chuàng)2015年3月16日，鐵路官方購票網(wǎng)站12306又出新招，在登錄界面推出了全新的驗(yàn)證方式，用戶在填寫好登錄名和密碼之后，還要準(zhǔn)確的選取圖片驗(yàn)證碼才能登陸成功。據(jù)悉，12306驗(yàn)證碼改版后，目前所有搶票工具都已經(jīng)無法登錄。
多么慘絕人寰的消息，小編相信各大互聯(lián)網(wǎng)公司都在潛心鉆研新的搶票助手，來破解全新的驗(yàn)證碼模式。
下面小編帶大家看看各種驗(yàn)證碼的設(shè)計(jì)原理及其破解方法。
首先是純文本式驗(yàn)證碼，是比較原始的一種。
這種驗(yàn)證碼并不符合驗(yàn)證碼的定義，因?yàn)橹挥凶詣?dòng)生成的問題才能用做驗(yàn)證碼，這種文字驗(yàn)證碼都是從題庫里選擇出來的，數(shù)量有限。破解方式也很簡單，多 刷新幾次，建立題庫和對(duì)應(yīng)的答案，用正則從網(wǎng)頁里抓取問題，尋找匹配的答案后破解。也有些用隨機(jī)生成的數(shù)學(xué)公式，比如 隨機(jī)數(shù) [+-*/]隨機(jī)運(yùn)算符 隨機(jī)數(shù)=?，小學(xué)生水平的程序員也可以搞定……
這種驗(yàn)證碼也不是一無是處，對(duì)于很多見到表單就來一發(fā)的spam bot來說，實(shí)在沒必要單獨(dú)為了一個(gè)網(wǎng)站下那么大功夫。對(duì)于鐵了心要在你的網(wǎng)站大量灌水的人，這種驗(yàn)證碼和沒有一樣。
第二個(gè)是目前比較主流的圖片驗(yàn)證碼：
這類圖片驗(yàn)證碼的原理就是通過字符的粘連增加及其識(shí)別的難度，而上邊這種一般用于不大的網(wǎng)站。
這類驗(yàn)證碼處理方式：
圖片預(yù)處理
怎么去掉背景干擾呢？可以注意到每個(gè)驗(yàn)證碼數(shù)字或字母都是同一顏色，所以把驗(yàn)證碼平均分成5份
計(jì)算每個(gè)區(qū)域的顏色分布，除了白色之外，顏色值最多的就是驗(yàn)證碼的顏色，因此很容易將背景去掉
代碼：
得到與下圖
- 1.public static BufferedImage removeBackgroud(String picFile)
- 2. throws Exception {
- 3. BufferedImage img = ImageIO.read(new File(picFile));
- 4. img = img.getSubimage(1, 1, img.getWidth() - 2, img.getHeight() - 2);
- 5. int width = img.getWidth();
- 6. int height = img.getHeight();
- 7. double subWidth = (double) width / 5.0;
- 8. for (int i = 0; i < 5; i++) {
- 9. Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
- 10. for (int x = (int) (1 + i * subWidth); x < (i + 1) * subWidth
- 11. && x < width - 1; ++x) {
- 12. for (int y = 0; y < height; ++y) {
- 13. if (isWhite(img.getRGB(x, y)) == 1)
- 14. continue;
- 15. if (map.containsKey(img.getRGB(x, y))) {
- 16. map.put(img.getRGB(x, y), map.get(img.getRGB(x, y)) + 1);
- 17. } else {
- 18. map.put(img.getRGB(x, y), 1);
- 19. }
- 20. }
- 21. }
- 22. int max = 0;
- 23. int colorMax = 0;
- 24. for (Integer color : map.keySet()) {
- 25. if (max < map.get(color)) {
- 26. max = map.get(color);
- 27. colorMax = color;
- 28. }
- 29. }
- 30. for (int x = (int) (1 + i * subWidth); x < (i + 1) * subWidth
- 31. && x < width - 1; ++x) {
- 32. for (int y = 0; y < height; ++y) {
- 33. if (img.getRGB(x, y) != colorMax) {
- 34. img.setRGB(x, y, Color.WHITE.getRGB());
- 35. } else {
- 36. img.setRGB(x, y, Color.BLACK.getRGB());
- 37. }
- 38. }
- 39. }
- 40. }
- 41. return img;
接著是對(duì)圖片進(jìn)行縱向掃描進(jìn)行切割。
再對(duì)每一部分橫向掃描
然后進(jìn)行訓(xùn)練
最后因?yàn)楣潭ù笮?，識(shí)別跟 驗(yàn)證碼識(shí)別--1 里面一樣，像素比較就可以了。
源碼：
- 1.public class ImagePreProcess2 {
- 2.
- 3. private static Map<BufferedImage, String> trainMap = null;
- 4. private static int index = 0;
- 5.
- 6. public static int isBlack(int colorInt) {
- 7. Color color = new Color(colorInt);
- 8. if (color.getRed() + color.getGreen() + color.getBlue() <= 100) {
- 9. return 1;
- 10. }
- 11. return 0;
- 12. }
- 13.
- 14. public static int isWhite(int colorInt) {
- 15. Color color = new Color(colorInt);
- 16. if (color.getRed() + color.getGreen() + color.getBlue() > 100) {
- 17. return 1;
- 18. }
- 19. return 0;
- 20. }
- 21.
- 22. public static BufferedImage removeBackgroud(String picFile)
- 23. throws Exception {
- 24. BufferedImage img = ImageIO.read(new File(picFile));
- 25. return img;
- 26. }
- 27.
- 28. public static BufferedImage removeBlank(BufferedImage img) throws Exception {
- 29. int width = img.getWidth();
- 30. int height = img.getHeight();
- 31. int start = 0;
- 32. int end = 0;
- 33. Label1: for (int y = 0; y < height; ++y) {
- 34. int count = 0;
- 35. for (int x = 0; x < width; ++x) {
- 36. if (isWhite(img.getRGB(x, y)) == 1) {
- 37. count++;
- 38. }
- 39. if (count >= 1) {
- 40. start = y;
- 41. break Label1;
- 42. }
- 43. }
- 44. }
- 45. Label2: for (int y = height - 1; y >= 0; --y) {
- 46. int count = 0;
- 47. for (int x = 0; x < width; ++x) {
- 48. if (isWhite(img.getRGB(x, y)) == 1) {
- 49. count++;
- 50. }
- 51. if (count >= 1) {
- 52. end = y;
- 53. break Label2;
- 54. }
- 55. }
- 56. }
- 57. return img.getSubimage(0, start, width, end - start + 1);
- 58. }
- 59.
- 60. public static List<BufferedImage> splitImage(BufferedImage img)
- 61. throws Exception {
- 62. List<BufferedImage> subImgs = new ArrayList<BufferedImage>();
- 63. int width = img.getWidth();
- 64. int height = img.getHeight();
- 65. List<Integer> weightlist = new ArrayList<Integer>();
- 66. for (int x = 0; x < width; ++x) {
- 67. int count = 0;
- 68. for (int y = 0; y < height; ++y) {
- 69. if (isWhite(img.getRGB(x, y)) == 1) {
- 70. count++;
- 71. }
- 72. }
- 73. weightlist.add(count);
- 74. }
- 75. for (int i = 0; i < weightlist.size();) {
- 76. int length = 0;
- 77. while (weightlist.get(i++) > 1) {
- 78. length++;
- 79. }
- 80. if (length > 12) {
- 81. subImgs.add(removeBlank(img.getSubimage(i - length - 1, 0,
- 82. length / 2, height)));
- 83. subImgs.add(removeBlank(img.getSubimage(i - length / 2 - 1, 0,
- 84. length / 2, height)));
- 85. } else if (length > 3) {
- 86. subImgs.add(removeBlank(img.getSubimage(i - length - 1, 0,
- 87. length, height)));
- 88. }
- 89. }
- 90. return subImgs;
- 91. }
- 92.
- 93. public static Map<BufferedImage, String> loadTrainData() throws Exception {
- 94. if (trainMap == null) {
- 95. Map<BufferedImage, String> map = new HashMap<BufferedImage, String>();
- 96. File dir = new File("train2");
- 97. File[] files = dir.listFiles();
- 98. for (File file : files) {
- 99. map.put(ImageIO.read(file), file.getName().charAt(0) + "");
- 100. }
- 101. trainMap = map;
- 102. }
- 103. return trainMap;
- 104. }
- 105.
- 106. public static String getSingleCharOcr(BufferedImage img,
- 107. Map<BufferedImage, String> map) {
- 108. String result = "";
- 109. int width = img.getWidth();
- 110. int height = img.getHeight();
- 111. int min = width * height;
- 112. for (BufferedImage bi : map.keySet()) {
- 113. int count = 0;
- 114. int widthmin = width < bi.getWidth() ? width : bi.getWidth();
- 115. int heightmin = height < bi.getHeight() ? height : bi.getHeight();
- 116. Label1: for (int x = 0; x < widthmin; ++x) {
- 117. for (int y = 0; y < heightmin; ++y) {
- 118. if (isWhite(img.getRGB(x, y)) != isWhite(bi.getRGB(x, y))) {
- 119. count++;
- 120. if (count >= min)
- 121. break Label1;
- 122. }
- 123. }
- 124. }
- 125. if (count < min) {
- 126. min = count;
- 127. result = map.get(bi);
- 128. }
- 129. }
- 130. return result;
- 131. }
- 132.
- 133. public static String getAllOcr(String file) throws Exception {
- 134. BufferedImage img = removeBackgroud(file);
- 135. List<BufferedImage> listImg = splitImage(img);
- 136. Map<BufferedImage, String> map = loadTrainData();
- 137. String result = "";
- 138. for (BufferedImage bi : listImg) {
- 139. result += getSingleCharOcr(bi, map);
- 140. }
- 141. ImageIO.write(img, "JPG", new File("result2//" + result + ".jpg"));
- 142. return result;
- 143. }
- 144.
- 145. public static void downloadImage() {
- 146. HttpClient httpClient = new HttpClient();
- 147. GetMethod getMethod = null;
- 148. for (int i = 0; i < 30; i++) {
- 149. getMethod = new GetMethod("http://www.pkland.net/img.php?key="
- 150. + (2000 + i));
- 151. try {
- 152. // 執(zhí)行g(shù)etMethod
- 153. int statusCode = httpClient.executeMethod(getMethod);
- 154. if (statusCode != HttpStatus.SC_OK) {
- 155. System.err.println("Method failed: "
- 156. + getMethod.getStatusLine());
- 157. }
- 158. // 讀取內(nèi)容
- 159. String picName = "img2//" + i + ".jpg";
- 160. InputStream inputStream = getMethod.getResponseBodyAsStream();
- 161. OutputStream outStream = new FileOutputStream(picName);
- 162. IOUtils.copy(inputStream, outStream);
- 163. outStream.close();
- 164. System.out.println(i + "OK!");
- 165. } catch (Exception e) {
- 166. e.printStackTrace();
- 167. } finally {
- 168. // 釋放連接
- 169. getMethod.releaseConnection();
- 170. }
- 171. }
- 172. }
- 173.
- 174. public static void trainData() throws Exception {
- 175. File dir = new File("temp");
- 176. File[] files = dir.listFiles();
- 177. for (File file : files) {
- 178. BufferedImage img = removeBackgroud("temp//" + file.getName());
- 179. List<BufferedImage> listImg = splitImage(img);
- 180. if (listImg.size() == 4) {
- 181. for (int j = 0; j < listImg.size(); ++j) {
- 182. ImageIO.write(listImg.get(j), "JPG", new File("train2//"
- 183. + file.getName().charAt(j) + "-" + (index++)
- 184. + ".jpg"));
- 185. }
- 186. }
- 187. }
- 188. }
- 189.
- 190. /**
- 191. * @param args
- 192. * @throws Exception
- 193. */
- 194. public static void main(String[] args) throws Exception {
- 195. // downloadImage();
- 196. for (int i = 0; i < 30; ++i) {
- 197. String text = getAllOcr("img2//" + i + ".jpg");
- 198. System.out.println(i + ".jpg = " + text);
- 199. }
- 200. }
- 201.}
像BAT這種巨頭的驗(yàn)證碼通過干擾線、加粗不加粗混用、采用中文常用字（中文常用字大概有5000個(gè)，筆畫繁復(fù)，形似字多，比起26個(gè)字母難度高很多）、不同的字體混用，比如楷體、宋體、幼圓混用、拼音，扭曲字體、需要準(zhǔn)確識(shí)別13位漢字，大大增加了失敗概率。
當(dāng)然除了主流的圖片驗(yàn)證碼外，一些網(wǎng)站為了照顧視力不好的用戶，采用語音驗(yàn)證碼。一般這種驗(yàn)證碼是機(jī)器生成一段讀數(shù)字的語音。但是在這方面上很多程序員都偷懶了，預(yù)先找了10個(gè)數(shù)字的聲音錄音，然后生成的時(shí)候把他們隨機(jī)拼到一起，結(jié)果就是這樣：
設(shè)計(jì)原理如下：
整體效果
•字符數(shù)量一定范圍內(nèi)隨機(jī)
•字體大小一定范圍內(nèi)隨機(jī)
•波浪扭曲(角度方向一定范圍內(nèi)隨機(jī))
•防識(shí)別
•不要過度依賴防識(shí)別技術(shù)
•不要使用過多字符集-用戶體驗(yàn)差
•防分割 •
重疊粘連比干擾線效果好
•備用計(jì)劃
•同樣強(qiáng)度完全不同的一套驗(yàn)證碼
既然原理都已經(jīng)知道了，那么如何破解就變得簡單了。
但是問題來了，這次12306的驗(yàn)證碼居然是圖片，以上方式都不能使用，那么就不能破解了么？
有人認(rèn)為12306的網(wǎng)站圖片內(nèi)存不會(huì)太大，完全可以扒下來，然后進(jìn)行破解。當(dāng)然這是紙上談兵，有一種非常先進(jìn)又非常原始的辦法叫做“網(wǎng)絡(luò)打碼”或者“人肉打碼”
一些技術(shù)大牛把驗(yàn)證碼發(fā)送的自制的“打碼”軟件上，而一些“打碼工”通過這個(gè)程序來輸入機(jī)器自動(dòng)注冊(cè)，出來的驗(yàn)證碼，傳輸?shù)阶詣?dòng)注冊(cè)機(jī)器，完成驗(yàn)證。
目前來看這種簡單粗暴的方法可以應(yīng)對(duì)目前的情況。
結(jié)語：
12306這次可謂出了殺招，把所有搶票軟件一刀砍死，黃牛們不開心我們就可以買到票了。既解決了黃牛問題又為廣大程序員出了一道難題。
