Django实现验证码

背景知识

1. 验证码的作用

• 防恶意破解密码：防止，使用程序或机器人恶意去试密码．为了提高用户的体验，用户输入错误以后，才会要求输入验证码．
• 防论坛灌水：这个是很常见的。有一种程序叫做顶帖机，如果无限制的刷，整个论坛可能到处是拉圾信息，比如，百度贴吧 ，你只要是新用户或者刚刚关注的贴吧，要是发帖，会马上出现验证码。
• 有效防止注册，以防，使用程序或机器人去无限制注册账号．
• 防刷票，网上有很多投票类的网站.

2. 验证码的原理

验证码于服务器端生成，发送给客户端，并以图像格式显示。客户端提交所显示的验证码，客户端接收并进行比较，若比对失败则不能实现登录或注册，反之成功后跳转相应界面。

验证码原理与流程

代码实现

废话不多说，先上代码：
# 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):
# 定义一个验证码类，
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):
    """  将图片高度的80%作为字体大小
    """
    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
    """
    # 扩充单词列表
    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):
    """  设置答案
    """
    self.django_request.session[self.session_key] = str(answer)

def _yield_code(self):
    """  生成验证码数字,以及答案
    """
   # 数字公式验证码
    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):
    """  把生成的验证码图片改成数据流返回
    """

    # 字体颜色
    self.font_color = ['black', 'darkblue', 'darkred']

    # 背景颜色，随机生成
    self.background = (random.randrange(230, 255), random.randrange(230, 255), random.randrange(230, 255))

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

    # 生成的验证码只做一次验证，就会清空
    self.django_request.session[self.session_key] = ''

    #　使用 PIL创建画布
    im = Image.new('RGB', (self.img_width, self.img_height), self.background)
    
    # 生成验证码
    self.code = self._yield_code()

    # 设置字体大小
    self.font_size = self._get_font_size()

    # 实例化一个绘图
    draw = ImageDraw.Draw(im)

    # 在画布绘图,写验证码
    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:
        # 上下抖动量,字数越多,上下抖动越大
        m = int(len(self.code))
        y = random.randrange(1, 3)
        if i in ('+', '=', '?'):
            # 对计算符号等特殊字符放大处理
            m = ceil(self.font_size * 0.8)
        else:
            # 字体大小变化量,字数越少,字体大小变化越多
            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
    # 序列化处理
    buf = StringIO.StringIO()
    im.save(buf, 'gif')
    buf.closed
    data = base64.encodestring(buf.getvalue())
    return data

def validate(self, code):
    """
    检查用户输入和服务器上的密码是否一致
    """
    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):
    """
    检查用户输入和服务器上保存的密码是否一致
    """
    return self.validate(code)

上面使用的库如下:

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

说明:

• PIL 画图,生成图片
• random 随机生成数 math用于计算
• StringIO将图片格式转成数据流用于网络传输
• base64,用户编码,数据传输,应前端要求处理跨域API的问题

需要强调的是:
我把用户的验证码的答案保存在用户的session中,保存在服务器上

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

每一个用户访问都是会实例化一个request.seesion对象,所以,用户区分开了.

self.session_key = request.session.session_key

同一用户在不同地方同时登录,对应的request.session.session_key不同,所以也区分了异地同时登录,出现混乱的情况.

django的view视图

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

这里,用户可以直接调用,那个类,如果需要定制,可以自己在类中修改,符合自己的业务需求.

ps:

验证码绘制规则

• 均匀绘画字符，居中
• 字符颜色要比较深
• 要有线条雪花等干扰元素
• 一切能随机的都随机
• 考虑到用户的体验,老是错误,开始降低难度(哈哈哈!!)

*下期预告