Django實現驗證碼

背景知識

1. 驗證碼的作用

• 防惡意破解密碼：防止，使用程序或機器人惡意去試密碼．為了提高用戶的體驗，用戶輸入錯誤以后，才會要求輸入驗證碼．
• 防論壇灌水：這個是很常見的。有一種程序叫做頂帖機，如果無限制的刷，整個論壇可能到處是拉圾信息，比如，百度貼吧 ，你只要是新用戶或者剛剛關注的貼吧，要是發帖，會馬上出現驗證碼。
• 有效防止注冊，以防，使用程序或機器人去無限制注冊賬號．
• 防刷票，網上有很多投票類的網站.

2. 驗證碼的原理

驗證碼于服務器端生成，發送給客戶端，并以圖像格式顯示。客戶端提交所顯示的驗證碼，客戶端接收并進行比較，若比對失敗則不能實現登錄或注冊，反之成功后跳轉相應界面。

驗證碼原理與流程

代碼實現

廢話不多說，先上代碼：
# encoding:utf-8
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import random, StringIO
import os
from math import ceil
import base64

current_path = os.path.normpath(os.path.dirname(__file__))


class Captcha(object):
# 定義一個驗證碼類，
def __init__(self, request):
    self.django_request = request
    self.session_key = request.session.session_key
    self.words = []

    # image size (pix)
    self.img_width = 150
    self.img_height = 30

    # default type
    self.type = 'number'

def _get_font_size(self):
    """  將圖片高度的80%作為字體大小
    """
    s1 = int(self.img_height * 0.8)
    s2 = int(self.img_width / len(self.code))
    return int(min((s1, s2)) + max((s1, s2)) * 0.05)

def _get_words(self):
    """ The words list
    """
    # 擴充單詞列表
    if self.words:
        return set(self.words)

    file_path = os.path.join(current_path, 'words.list')
    f = open(file_path, 'r')
    return set([line.replace('\n', '') for line in f.readlines()])

def _set_answer(self, answer):
    """  設置答案
    """
    self.django_request.session[self.session_key] = str(answer)

def _yield_code(self):
    """  生成驗證碼數字,以及答案
    """
   # 數字公式驗證碼
    def number():
        m, n = 1, 50
        x = random.randrange(m, n)
        y = random.randrange(m, n)

        r = random.randrange(0, 2)
        if r == 0:
            code = "%s - %s = ?" % (x, y)
            z = x - y
        else:
            code = "%s + %s = ?" % (x, y)
            z = x + y
        self._set_answer(z)
        return code

    fun = eval(self.type.lower())
    return fun()

def display(self):
    """  把生成的驗證碼圖片改成數據流返回
    """

    # 字體顏色
    self.font_color = ['black', 'darkblue', 'darkred']

    # 背景顏色，隨機生成
    self.background = (random.randrange(230, 255), random.randrange(230, 255), random.randrange(230, 255))

    # 字體
    self.font_path = os.path.join(current_path, 'timesbi.ttf')
    # self.font_path = os.path.join(current_path,'Menlo.ttc')

    # 生成的驗證碼只做一次驗證，就會清空
    self.django_request.session[self.session_key] = ''

    #　使用 PIL創建畫布
    im = Image.new('RGB', (self.img_width, self.img_height), self.background)
    
    # 生成驗證碼
    self.code = self._yield_code()

    # 設置字體大小
    self.font_size = self._get_font_size()

    # 實例化一個繪圖
    draw = ImageDraw.Draw(im)

    # 在畫布繪圖,寫驗證碼
    if self.type == 'word':
        c = int(8 / len(self.code) * 3) or 3
    elif self.type == 'number':
        c = 4

    for i in range(random.randrange(c - 2, c)):
        line_color = (random.randrange(0, 255), random.randrange(0, 255), random.randrange(0, 255))
        xy = (
            random.randrange(0, int(self.img_width * 0.2)),
            random.randrange(0, self.img_height),
            random.randrange(3 * self.img_width / 4, self.img_width),
            random.randrange(0, self.img_height)
        )
        draw.line(xy, fill=line_color, width=int(self.font_size * 0.1))
        # draw.arc(xy,fill=line_color,width=int(self.font_size*0.1))
    # draw.arc(xy,0,1400,fill=line_color)
    # code part
    j = int(self.font_size * 0.3)
    k = int(self.font_size * 0.5)
    x = random.randrange(j, k)  # starts point
    for i in self.code:
        # 上下抖動量,字數越多,上下抖動越大
        m = int(len(self.code))
        y = random.randrange(1, 3)
        if i in ('+', '=', '?'):
            # 對計算符號等特殊字符放大處理
            m = ceil(self.font_size * 0.8)
        else:
            # 字體大小變化量,字數越少,字體大小變化越多
            m = random.randrange(0, int(45 / self.font_size) + int(self.font_size / 5))
        self.font = ImageFont.truetype(self.font_path.replace('\\', '/'), self.font_size + int(ceil(m)))
        draw.text((x, y), i, font=self.font, fill=random.choice(self.font_color))
        x += self.font_size * 0.9
    del x
    del draw
    # 序列化處理
    buf = StringIO.StringIO()
    im.save(buf, 'gif')
    buf.closed
    data = base64.encodestring(buf.getvalue())
    return data

def validate(self, code):
    """
    檢查用戶輸入和服務器上的密碼是否一致
    """
    if not code:
        return False
    _code = self.django_request.session.get(self.session_key) or ''
    self.django_request.session[self.session_key] = ''
    return _code.lower() == str(code).lower()

def check(self, code):
    """
    檢查用戶輸入和服務器上保存的密碼是否一致
    """
    return self.validate(code)

上面使用的庫如下:

    from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
    import random, StringIO
    import os
    from math import ceil
    import base64

說明:

• PIL 畫圖,生成圖片
• random 隨機生成數 math用于計算
• StringIO將圖片格式轉成數據流用于網絡傳輸
• base64,用戶編碼,數據傳輸,應前端要求處理跨域API的問題

需要強調的是:
我把用戶的驗證碼的答案保存在用戶的session中,保存在服務器上

self.django_request.session[self.session_key] = str(answer)

每一個用戶訪問都是會實例化一個request.seesion對象,所以,用戶區分開了.

self.session_key = request.session.session_key

同一用戶在不同地方同時登錄,對應的request.session.session_key不同,所以也區分了異地同時登錄,出現混亂的情況.

django的view視圖

from common.CaptchaVerify import Captcha

def captchaCode(request):
    ca = Captcha(request)
    ca.type = 'number'
    raw = ca.display()
    response = JsonResponse(raw)
    return response

def login(request):
    _code = request.POST.get('code') or ''
    if not _code:
        data = {'code': 1, 'messeage': 'verify fail, captchacode error'}
        response = ReturnJson(data, status=401).get()
        return response
    ca = Captcha(request)
    if not ca.check(_code):
        data = {'code': 1, 'messsage': 'verify fail, captchacode error'}
        response = ReturnJson(data, status=401).get()
        return response

這里,用戶可以直接調用,那個類,如果需要定制,可以自己在類中修改,符合自己的業務需求.

ps:

驗證碼繪制規則

• 均勻繪畫字符，居中
• 字符顏色要比較深
• 要有線條雪花等干擾元素
• 一切能隨機的都隨機
• 考慮到用戶的體驗,老是錯誤,開始降低難度(哈哈哈!!)

*下期預告