浅析图形验证码安全

0x01 前言

验证码的定义：

验证码（CAPTCHA）是“Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart”（全自动区分计算机和人类的图灵测试）的缩写，是一种区分用户是计算机还是人的公共全自动程序。可以防止：恶意破解密码、刷票、论坛灌水，有效防止某个黑客对某一个特定注册用户用特定程序暴力破解方式进行不断的登陆尝试，实际上用验证码是现在很多网站通行的方式，我们利用比较简易的方式实现了这个功能。这个问题可以由计算机生成并评判，但是必须只有人类才能解答。由于计算机无法解答CAPTCHA的问题，所以回答出问题的用户就可以被认为是人类。

验证码的作用：

简而言之、防止机器操作。

验证码分为图形验证码、短信验证码、语音验证码等等。本文仅分析图形验证码这一种。

0x02 基本流程

笔者将生成验证码的流程总结如下：

可能存在的问题：

验证码使用后未销毁。
生成验证码的字符集可控。
验证码存放位置暴露。
验证码对比失败后仍进行其他对比。
其他对比后验证码未销毁。
验证码尺寸可控
验证码过于简单,可轻易机器识别。

0x03 代码还原&实例分享

两段简单的PHP代码实现生成数字验证码并验证,以下代码复现均基于这两文件实现： captcha.php

<?php
    session_start();
    $image=imagecreatetruecolor(100,30);
    $bgcolor=imagecolorallocate($image,255,255,255); 
    imagefill($image, 0, 0, $bgcolor);
    $captch_code='';
    //画出4个随机的数字
    for($i=0;$i<4;$i++){
        $fontsize=10;
        $data='0123456789';//字符集
        $fontcontent=substr($data,rand(0,strlen($data)),1); 
        $captch_code.=$fontcontent;     
        $x=($i*100/4)+rand(5,10);
        $y=rand(5,10);
        imagestring($image,$fontsize,$x,$y,$fontcontent,$fontcolor);
    }
    $_SESSION['captcha']=$captch_code;
    header('content-type:image/png');
    imagepng($image);

    imagedestroy($image);

index.php

<?php 
header("Content-type: text/html; charset=utf-8");
if(isset($_REQUEST['captcha'])){
  session_start();
  if(strtolower($_REQUEST['captcha'])==$_SESSION['captcha']){
    echo '验证码正确';
    $_SESSION['captcha']=null;
  }else{
    echo '验证码错误';
    $_SESSION['captcha']=null;
  }
  exit();
}
?>

<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>浅析图形验证码安全</title>
</head>
<body>
    <form method="post" action='./index.php'>
        <p>验证码图片：
          <img id="code_img" border="1" src="./captcha.php?r=<?php echo rand();?>" >
          <a href="javascript:void(0)" onclick="document.getElementById('code_img').src='./captcha.php?r='+Math.random()">刷新一下</a>
        </p>
        <p>请输入验证码：<input type="text" name="captcha" value=""></p>
        <p><input type="submit" value="提交" style="padding:6px 20px;"></p>
    </form>
</body>
</html>