网站验证码介绍

什么是网站验证码？

网站验证码（CAPTCHA）是指一种用于确认访问者是否为人类的技术。它是由数字、字母、图像、音频等元素组成的一种难以破解的人机验证方式。网站验证码在互联网安全、防范黑客攻击、反垃圾邮件等方面都有着十分重要的作用。

常见的验证码类型

图像验证码

图像验证码是最常见的一种验证码类型。它通常由一张图片和一个文本框组成。用户需要输入图片中的内容（通常是数字、字母或中文）才能通过验证。由于图形具有很强的固定性和不可预测性，使得机器难以模仿和攻击。

例如，以下是一张图像验证码：

短信验证码

短信验证码是利用手机短信通道发送一段随机数字或字母的验证码。用户需要在网站上输入短信中的验证码才能通过验证。短信验证码的优点是安全性高，不易被仿冒，但其缺点则是需要获得用户的手机号码，存在一定的用户信息泄露风险。

音频验证码

音频验证码是由一段混乱的声音或音乐组成的随机码，用户需要通过听取并输入声音中的内容才能通过验证。音频验证码可被视为图像验证码的替代方案，因为如果用户视力有问题，则无法正确输入图像验证码。

以下是生成音频验证码的 Python 代码示例：

from captcha.audio import AudioCaptcha
audio = AudioCaptcha()
captcha_text = '1234'
data = audio.generate(captcha_text)
audio.write(captcha_text, 'out.wav')

常见的验证码生成库

对于程序员而言，生成验证码的过程需要使用合适的库来完成，以下是几种常用的 Python 验证码生成库。

Pillow

Pillow 是 Python 的一个图像处理库，它支持多种图像格式、图像编辑以及生成验证码等功能。Pillow 库提供了一个 ImageCaptcha 类，用于生成图像验证码。

以下是使用 Pillow 生成图像验证码的代码示例：

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import random

def generate_captcha(num_chars=4, width=120, height=50):
    # 产生随机字符串
    captcha_text = ''.join(random.choices('abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
                                           'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
                                           '1234567890', k=num_chars))

    # 生成背景图像
    img = Image.new('RGB', (width, height), color=(255, 255, 255))

    # 在图像上画出字符
    font = ImageFont.truetype('arial.ttf', size=30)
    draw = ImageDraw.Draw(img)
    x, y = 30, 10
    for char in captcha_text:
        angle = random.randint(-30, 30)
        draw.text((x, y), char, fill=random_color(),
                  font=font, align='center', anchor=None, spacing=0, features=None)
        x += 20 + random.randint(0, 10)
        y += random.randint(-8, 8)

    # 生成噪声
    for _ in range(random.randint(50, 100)):
        draw.point((random.randint(0, width), random.randint(0, height)), fill=random_color())

    return captcha_text, img

def random_color():
    return (random.randint(0, 255), random.randint(0, 255), random.randint(0, 255))

captcha_text, captcha_img = generate_captcha()
captcha_img.save('captcha.jpg')

captcha

captcha 是 Python 中的另一种验证码生成库，它提供了各种类型的验证码生成，如图像验证码、音频验证码、谷歌验证码等。captcha 提供了 ImageCaptcha 和 AudioCaptcha 两个类，用于生成相应类型的验证码。

以下是使用 captcha 生成图像验证码的代码示例：

from captcha.image import ImageCaptcha
import random

def generate_captcha(num_chars=4):
    # 产生随机字符串
    captcha_text = ''.join(random.choices('abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
                                           'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
                                           '1234567890', k=num_chars))

    # 生成图像验证码
    captcha = ImageCaptcha()
    captcha_img = captcha.generate(captcha_text)

    return captcha_text, captcha_img

captcha_text, captcha_img = generate_captcha()
captcha_img.save('captcha.jpg')

pydentic

pydentic 是一个基于 FastAPI 的表单验证库，它可以用于生成各种表单控件，包括验证码。pydentic 提供了 ImageCaptcha 和 ReCaptchaV2 两个验证控件。

以下是使用 pydentic 生成图像验证码的代码示例：

from fastapi import FastAPI, Form
from fastapi.responses import HTMLResponse
from pydantic import BaseModel
from pydantic.form_models import FormFields
from pydantic.networks import EmailStr
from pydentic.fields import ImageCaptchaField
import random

app = FastAPI()

class RegistrationForm(BaseModel):
    email: EmailStr = Form(..., description='Enter your email address')
    password: str = Form(..., description='Choose a password')
    captcha: ImageCaptchaField = Form(..., description='Enter the image captcha', example='1234')

@app.post('/register', response_class=HTMLResponse)
async def register(registration: RegistrationForm):
    return f'<h1>Registered user {registration.email} with password {registration.password}!</h1>'

@app.get('/')
async def form():
    captcha_text = ''.join(random.choices('abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
                                           'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
                                           '1234567890', k=4))
    form_fields = FormFields(RegistrationForm, {
        'captcha': {
            'data': captcha_text,
            'description': 'Enter the image captcha',
            'example': captcha_text
        }
    })
    return form_fields.html()

小结

网站验证码作为一种重要的安全防护手段，给用户的登录、注册、评论等操作提供了保护，帮助网站抵抗大量的垃圾信息、网络攻击等问题。程序员可以通过使用各种验证码生成库，结合业务需求，生成合适的验证码。