CN105787340B

CN105787340B - 基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法

Info

Publication number: CN105787340B
Application number: CN201610155324.1A
Authority: CN
Inventors: 曾党泉
Original assignee: Xiamen University Tan Kah Kee College
Current assignee: Xiamen University Tan Kah Kee College
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2018-09-18
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: CN105787340A

Abstract

本发明涉及一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，包括：验证码与候选码生成、验证码输入以及验证码验证；验证码与候选码生成包括：服务器端生成候选字符，并对应生成系列号S0；从候选字符中选择验证字符，并对应将系列号S0进行置位；随机排列验证字符的顺序，并设置所述验证字符的输出位置；对验证字符的字号、字体、颜色、形状、图片背景以及干扰背景进行设置；结合验证字符、图片背景以及干扰背景构成文本随机粘连的图片验证码，每个候选字符均对应生成独立的字符图片，直接输出到要进行验证的网页，并与验证码组合作为作为网页候选码。本发明解决了验证码不易被机器自动识别破解，但易被用户识别和输入的问题。

Description

基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法

技术领域

本发明涉及网络安全领域，特别是一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法。

背景技术

目前验证码所使用的技术分为以下几种

1.验证码生成技术

（1）.文本验证码

（2）.图像验证码

（3）.音频验证码

（4）.视频验证码

（5）.上述综合技术

2.用于增强验证码防破解能力的技术

（1）.字符粘连技术

（2）.字符扭曲变形技术

（3）.背景干扰技术

（4）.其它

3.验证码输入技术

（1）.用户手动输入

（2）.点选输入

（3）.拖曳输入

（4）.其它

由于音频和视频验证码用于比较特殊的一些场合，并且对带宽的要求较高，所以用得较少，目前普遍使用的为文本验证码和图像验证码，这两种验证码又以文本验证码使用得最多。文本验证码生成及使用较容易，但同样较易为机器所识别，机器可以通过字符切割，机器学习等方式进行破解，对网站起不到很好的保护作用。为此，使用了一些验证码增强技术，如字符粘连，变形及增加干扰背景等技术来防止验证码被机器自动识别，虽然这些干扰技术对机器的自动识别取到很好的防护作用，但同时也给人的识别增加了较大的难度。除此之外，文本验证码绝大多数采用了用户手动输入的方式，对于复杂一点的文本字符，会对很多用户造成不能正常输入的困扰，所以文本验证码使用的字符数量有限，通常只用到了0-9、a-z及A-Z这些常用的少量的字符；由于这些字符数量极其有限，机器可以较容易地通过机器学习的方式来提高对该类验证码的自动识别率。对于图像验证码，机器通过OCR技术较易自动识别，如果加入了干扰技术，能会对人造成较大的干扰，用户也不易识别，火车购票网站12306就是一个较典型的例子；另外，图像验证码大多采用点选的输入方式，点选输入方式有个较大的缺点，如果选项较少的话，较容易被暴力破解。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，以克服现有技术中存在的缺陷。解决了验证码不易被机器自动识别破解，但易被用户识别和输入的问题。通过字符粘连和背景干扰的方式增加了机器识别的难度，并通过候选码点选及视觉补偿的方式来降低用户识别的难度。同时，通过增加候选码项的数量来解决点选输入容易被暴力破解的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，包括：验证码与候选码生成、验证码输入以及验证码验证；所述验证码与候选码生成按照如下步骤实现：

步骤S11：服务器端根据用户对应的预设验证级别要求，随机生成T1个不相同的文本字符，且将该文本字符作为候选字符，同时生成一T1位的全0系列号S0，且每一个文本字符对应系列号S0中的一位；

步骤S12：从所述候选字符中随机选出T2个字符作为验证字符，且T2=< T1,并将系列号S0中被选为验证字符的文本字符所对应的系列号位置置1，未被选为验证字符的文本字符所对应的系列号位置为0，且将置位后的系列号记为S1；

步骤S13：随机排列验证字符的顺序，并设置所述验证字符的输出位置；

步骤S14：对验证字符的字号、字体、颜色以及形状进行设置；

步骤S15：对验证字符的图片背景进行设置；

步骤S16：对验证字符干扰背景进行设置，所述干扰背景设置为水平或垂直干扰线条以及噪声点；

步骤S17：结合验证字符、图片背景以及所述干扰背景构成文本随机粘连的图片验证码，将该验证码输出到要进行验证的网页；同时，每个候选字符均对应生成独立的字符图片，该些字符图片均不做任何的处理，直接输出到要进行验证的网页，作为网页候选码，用于验证码的输入。

在本发明一实施例中， T1的取值范围根据实际情况可以设置大于16，也可以小于8；同样，T2的值也可以设置小于4，大于8，设置T1为4至32，T2为2至16。

在本发明一实施例中，在所述步骤S14中，所述验证字符的字号、字体、字符扭曲方向以及字符倾斜角度采用随机方式进行设置，将颜色均设置为黑色或白色。

在本发明一实施例中，在所述步骤S15中，将所述验证字符图片背景的背景颜色设为白色或黑色，高度以及宽度根据要进行验证的网页的设计版式以及所述验证字符在所述要进行验证的网页所占比例进行设置。

在本发明一实施例中，在所述步骤S16中，所述干扰线条的宽度或高度采用固定设置或随机设置，所述干扰线条的颜色均为黑色或白色；所述噪声点的大小在直径1像素至10像素内随机设置，所述噪声点的颜色均设置为黑色或白色。

在本发明一实施例中，所述验证码输入按照如下步骤实现：

步骤S21：用户在进行验证的网页通过点选的方式对网页候选码进行选择，网页端根据选择结果将选中以及未选中的字符对应生成一串位置序列号S’0，并将该位置序列号S’0中选中字符对应位置的序号置1，且设置不同的边框颜色区分未选中的字符，将未选中字符对应位置的序号置0；

步骤S22：若要对已选中字符进行修改，再点选一次该字符来取消选择，即通过多次点选的方式可以对字符进行选中和取消选中；

步骤S23：点选完所有的验证字符之后，网页端将经上述点选时生成的位置序列号S’0提交至所述服务器端。

在本发明一实施例中，所述验证码验证包括：所述服务器端判断提交的位置序列号S’0与所述系列号S1进行是否匹配，若匹配，则验证通过，即验证码输入正确，所述服务器端发送一验证码输入正确信息至所述网页端，否则验证不通过，所述服务器端发送一验证码输入错误信息至所述网页端。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，有效地解决了验证码机器自动识别与用户识别相矛盾的问题。当前使用的大多数字符验证码中，为了使机器不能轻易自动识别验证码，加入了加强识别难度的措施，但也提高了用户的识别难度；如果不加入强化识别难度的措施，用户易于识别的同时机器也较容易自动识别，起不到保护网站的效果。本发明所提出的技术方案较好的解决了这个相矛盾的问题。使用字符粘连技术、字符变形技术及背景干扰技术，可以有效的防止机器通过字符切割及OCR识别等技术进行识别，解决了当前大多数字符验证码易被机器识别的问题；同时，采用点选候选码的方式进行验证码的输入，通过候选码可以对验证码中的粘连字符进行视觉上的补偿，使用户较容易识别验证码，并通过点选的方式轻松输入，易用性好。

附图说明

图1为本发明一实施例中验证码图片。

图2为本发明一实施例中网页候选码图片。

图3为本发明一实施例中网页候选码中选中的验证码。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提出了一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，包括：验证码与候选码生成、验证码输入以及验证码验证。

（一）验证码与候选码的生成

1. 服务器端根据用户对应的预设验证级别的要求，随机生成4-32个不相同的文本字符，这些字符作为候选字符，同时生成一个4-32位的全0系列号S0，每一个字符对应系列号中的一位。在本实施例中，所有用户初始都默认为正常用户，只需要一般级别的验证，此时，服务器端生成8个不相同的文本字符；如果用户在进行验证的过程中，连续验证失败次数达到服务器端设置的一个阈值，如：验证失败次数达10，则认为该用户为非正常用户，需提高验证级别，此时的验证级别调整为中高级别，生成12个不相同的文本字符；如果用户在中高级别的验证中仍旧连续验证失败达到一定的次数，如：验证失败次数达30次，则把验证级别提高到高级别的验证，服务器端生成16个不相同的文本字符。服务器端在生成字符时根据用户对应的验证级别进行验证，并保留该次的验证成功的验证级别作为下次验证的验证级别。

2.从候选码中随机选出2-16个字符作为验证字符，验证字符所对应的系列号位置置1，未选为验证码字符所对应的位置依旧为0，置位后的系列号为S1。在本实施例中，如果对用户的验证等级为一般级别的验证，从候选码中随机选出4个字符作为验证字符；如果对用户进行中高级别的验证，从候选码中随机选出4-6个字符，且字符数量在4-6之间随机产生，作为验证字符；如果对用户进行高级别的验证，从候选码中随机选出4-8个字符，且字符数量在4-8之间随机产生，作为验证字符。

3.随机排列验证字符的顺序并设置验证字符的输出位置，通过显示位置的控制达到随机粘连的效果。

4.设置验证字符的字号、字体、颜色和形状，字号、字体、字符的扭曲方向和倾斜角度随机，颜色统一设置成黑色或白色。在本实施例中，字号从8-72号之间随机选择，字体从宋体、楷体、仿宋、黑体、隶书及篆书等现有字体中随机选择。

5.设置验证码图片背景，背景颜色设为白色或黑色，即与字体颜色相反，高度和宽度根据网页情况，根据网页的设计版式，验证码在网页中所占的比例设为合适的一个固定值。

6.设置干扰背景，干扰背景设置为水平或垂直干扰线条及噪声点，线条的宽度或高度可固定或随机设置，高度或宽度可以1-10像素之间选择，但颜色必需是黑色或白色，噪声点的大小在直径1-10像素内随机，颜色也必须为黑色或白色。

7.结合生成的字符、干扰背景和图片背景构成文本随机粘连的图片验证码，将该验证码输出到要进行验证的网页；同时，每个候选码都生成独立的字符图片，这些图片不做任何的处理，直接输出到要验证的网页进行候选，用于验证码的输入。

上述七个步骤的处理，应用到了字符粘连技术、字符变形技术及背景干扰技术。可以有效的防止机器通过字符切割及OCR识别等技术进行识别，并且文本字符没有限制，所以能使用的字符数量非常庞大，仅中文字符就可以达几万，可以有效的防止机器学习的方式识别验证码。

（二）验证码的输入

1.通过点选的方式对候选码进行选择，选中字符对应的位置序号置1，并设置不同的边框颜色来区分未选中的字符，未选中的字符对应的位置序号置0，根据选中和未选中的字符生成一串序列号S’0。

2.如果要对已选中字符进行修改，再点选一次该字符来取消选择，即通过多次点选的方式可以对字符进行选中和取消选中。

3.点选完所有的验证字符之后进行提交，此时提交的不是字符，而是根据点选时生成的位置系列号。

由于候选码中的字符没有做任何的处理，所以识别起来没有任何的限制，这可以对验证码中某些粘连度较高，不易识别的字符进行视觉补偿，通过候选码中的字符来还原验证码中的字符。同时，通过点选的方式，可以方便用户输入验证码，用户不需要认识或理解某个字符，只要能对比形状即可点选输入，这也解决了很大一部分字符由于用户不认识该字符导致无法输入的问题。点选输入的方式对于生僻字的输入非常有效，特别是汉字中，生僻字实际上是占了绝大多数，几万个汉字中，常用的只用3000多个。此外，还可以通过增加候选码的数量，以大大减少被暴力破解的概率，并且适量增加候选码的数量对于用户的输入并不会产生大的影响，仅需要多比较几个字符。

（三）验证码的验证

如果提交的位置序列号S’0与S1相匹配，则验证通过，即验证码输入正确，否则验证不通过。

本实施例中验证码的验证不直接验证字符，而是验证序列号。这种验证方式对服务器来讲，本应存储4-8个文本字符（8-16个字节），此时只需要储存8-16位（1-2个字节）的数据，同时还减少了比较的次数，不需要逐个字符进行比较而只需要比较一次，这对于验证码服务器及网络来讲，都大大减轻了服务器运算和存储及网络传输的压力，提高服务器的处理能力。

为了让本领域技术人员进一步了解本发明所提出的一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，如图1~图3所示，下面结合具体实施例进行说明。

1. 服务器端根据验证级别的要求，以最低级别为例，随机生成8个不相同的文本字符，分别为：添、完、抚、各、攒、买、捆、幅。这8个字符作为候选字符，同时生成一个8位的全0系列号S0=00000000，每一个字符对应系列号中的一位。

2.从候选码中随机选出4个字符作为验证字符，设选中的字符为：完、攒、买、捆。验证字符所对应的系列号位置置1，未选为验证码字符所对应的位依旧为0，置位后的系列号为S1=01001110。

3.随机排列验证字符的顺序并设置验证字符的输出位置，设输出顺序为：完、攒、买、捆。

4. 统一设置验证字符的字号为32号、字体为楷体、颜色为黑色以及字符形状随机。

5.设置验证码图片背景颜色设为白色，高度和宽度分别为140和70像素。

6.干扰背景设置为水平干扰线条，颜色是黑色。

7.结合生成的字符、干扰背景和图片背景构成文本随机粘连的图片验证码，如图1所示，将该验证码输出到要进行验证的网页；同时，每个候选码都生成独立的字符图片，如图2所示，这些图片不做任何的处理，直接输出到要验证的网页进行候选，以进行验证码的输入。

8. 用户通过点选的方式对候选码进行选择，选中字符对应的位置序号置1，并设置不同的边框颜色来区分未选中的字符，未选中的字符对应的位置序号置0。如图1中的攒、买和捆三个验证码字符有一定的粘连度及线条的干扰，如果用户感觉不易识别，可通过候选码中的图片进行视觉上的补偿进行识别。

9. 用户识别验证码中的文本，并从候选码中选中4个验证字符：完、攒、买、捆，如图3中虚线框内所示。同时，根据选中和未选中的字符页面生成一串序列号S’0=01001110。

10. 用户如果确定选择完毕，点击提交，服务器会收到来自页面的系列号S’0，如果S’0=S1，则验证通过，即验证码输入正确，否则验证不通过。如果点选错了字符，用户可以通过多次点选的方式来修改点选字符；如果确实识别有困难，可以点击刷新重新生成一组验证码。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，其特征在于，包括：验证码与候选码生成、验证码输入以及验证码验证；所述验证码与候选码生成按照如下步骤实现：

步骤S12：从所述候选字符中随机选出T2个字符作为验证字符，且T2=< T1，并将系列号S0中被选为验证字符的文本字符所对应的系列号位置置1，未被选为验证字符的文本字符所对应的系列号位置为0，且将置位后的系列号记为S1；

步骤S15：对验证字符的图片背景进行设置；

步骤S17：结合验证字符、图片背景以及所述干扰背景构成文本随机粘连的图片验证码，将该验证码输出到要进行验证的网页；同时，每个候选字符均对应生成独立的字符图片，该些字符图片均不做任何的处理，直接输出到要进行验证的网页，作为网页候选码，用于验证码的输入；

所述验证码输入按照如下步骤实现：

步骤S23：点选完所有的验证字符之后，网页端将经上述点选时生成的位置序列号S’0提交至所述服务器端；

所述验证码验证包括：所述服务器端判断提交的位置序列号S’0与所述系列号S1是否匹配，若匹配，则验证通过，即验证码输入正确，所述服务器端发送一验证码输入正确信息至所述网页端，否则验证不通过，所述服务器端发送一验证码输入错误信息至所述网页端。

2.根据权利要求1所述的基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，其特征在于，T1取值范围为4至32；T2取值范围为2至16。

3.根据权利要求1所述的基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，其特征在于，在所述步骤S14中，所述验证字符的字号、字体、字符扭曲方向以及字符倾斜角度采用随机方式进行设置，将颜色均设置为黑色或白色。

4.根据权利要求1所述的基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，其特征在于，在所述步骤S15中，将所述验证字符图片背景的背景颜色设为白色或黑色，高度以及宽度根据要进行验证的网页的设计版式以及所述验证字符在所述要进行验证的网页所占比例进行设置。

5.根据权利要求1所述的基于文本粘连与视觉补偿的图片验证码实现方法，其特征在于，在所述步骤S16中，所述干扰线条的宽度或高度采用固定设置或随机设置，所述干扰线条的颜色均为黑色或白色；所述噪声点的大小在直径1像素至10像素内随机设置，所述噪声点的颜色均设置为黑色或白色。