滑动验证码的设计与理解

简介

在介绍之前，首先一个概念明确一个共识：没有攻不破的网站，只有值不值得。

这意思是说，我们可以尽可能的提高自己网站的安全，但并没有绝对的安全，当网站安全级别大于攻击者能得到的回报时，你的网站就是安全的。

所以百度搜到的很多验证码都已经结合了人工智能分析用户行为，很厉害。但这里只介绍我的小网站是怎么设计的。

大概逻辑：当需要验证码时，前端发送ajax向后台请求相关数据发送回前端，由前端生成（与后端生成图片，然后传送图片到前端的做法相比安全性要差很多。但也是可以预防的，后端可以对此Session进行请求记录，如果在一定时间内恶意多次请求，可以进行封禁ip等对策），验证完成后，后台再对传回的数据进行校验。

效果图：

项目地址：https://www.top-housekeeper.xyz/welcome

 

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js类的设计

1.定义一个验证码父类，因为目前只有这一个验证类型，倘若以后再要扩展其他验证类型呢。那么它们之间肯定有很多公共之处（如：验证成功、失败的回调，获取验证码的类型，获取验证结果等），所以这些共同点可以提炼出来，下面是我目前的父类样子：

/**
 * 验证码的父类，所有验证码都要继承这个类
 * @param id 验证码的唯一标识
 * @param type 验证码的类型
 * @param contentDiv 包含着验证码的DIV
 * @constructor
 */
var Identifying = function (id,type,contentDiv){
    this.id = id;
    this.type = type;
    this.contentDiv=contentDiv;
}

/**
 * 销毁函数
 */
Identifying.prototype.destroy = function(){
    this.successFunc = null;
    this.errorFunc = null;
    this.clearDom();
    this.contentDiv = null;
}

/**
 * 清除节点内容
 */
Identifying.prototype.clearDom = function(){
    if(this.contentDiv instanceof jQuery){
        this.contentDiv.empty();
    }else if(this.contentDiv instanceof HTMLElement){
        this.contentDiv.innerText = "";
    }
}

/**
 * 回调函数
 * 验证成功后进行调用
 * this需要指具体验证类
 * @param result 对象，有对应验证类的传递的参数，具体要看验证类
 */
Identifying.prototype.success = function (result) {
    if(this.successFunc instanceof Function){
        this.successFunc(result);
    }
}

/**
 * 验证失败发生错误调用的函数
 * @param result
 */
Identifying.prototype.error = function (result) {
    if(this.errorFunc instanceof Function){
        this.errorFunc(result);
    }else{
        //统一处理错误
    }
}

/**
 * 获取验证码id
 */
Identifying.prototype.getId = function () {
    return this.id;
}

/**
 * 获取验证码类型
 * @returns {*}
 */
Identifying.prototype.getType = function () {
    return this.type;
}

/**
 *  显示验证框
 */
Identifying.prototype.showIdentifying = function(callback){
    this.contentDiv.show(null,callback);
}

/**
 * 隐藏验证框
 */
Identifying.prototype.hiddenIdentifying = function(callback){
    this.contentDiv.hide(null,callback);
}

/**
 * 获得验证码显示的dom元素
 */
Identifying.prototype.getContentDiv = function () {
    return this.contentDiv;
}

然后，滑动验证码类继承此父类（继承详解：JavaScript的__proto__、prototype和继承），滑动验证码类如下：

/**
 * 滑动验证类
 * complete传递的参数为identifyingId，identifyingType，moveEnd_X
 * @param config 各种配置
 */
var ImgIdentifying = function(config) {
    Identifying.call(this, config.identifyingId, config.identifyingType,config.el);
    this.config = config;
    this.init();
    this.showIdentifying();
}

//继承父类
extendClass(Identifying, ImgIdentifying);

/**
 * 销毁函数
 */
ImgIdentifying.prototype.destroy = function () {
    Identifying.prototype.destroy.call(this);
}

var width = '260';
var height = '116';
var pl_size = 48;
var padding_ = 20;
ImgIdentifying.prototype.init = function () {

    this.clearDom();
    var el = this.getContentDiv();
    var w = width;
    var h = height;
    var PL_Size = pl_size;
    var padding = padding_;
    var self = this;

    //这个要转移到后台
    function RandomNum(Min, Max) {
        var Range = Max - Min;
        var Rand = Math.random();

        if (Math.round(Rand * Range) == 0) {
            return Min + 1;
        } else if (Math.round(Rand * Max) == Max) {
            return Max - 1;
        } else {
            var num = Min + Math.round(Rand * Range) - 1;
            return num;
        }
    }

    //确定图片
    var imgSrc = this.config.img;
    var X = this.config.X;
    var Y = this.config.Y;
    var left_Num = -X + 10;
    var html = '<div style="position:relative;padding:16px 16px 28px;border:1px solid #ddd;background:#f2ece1;border-radius:16px;">';
    html += '<div style="position:relative;overflow:hidden;width:' + w + 'px;">';
    html += '<div style="position:relative;width:' + w + 'px;height:' + h + 'px;">';
    html += '<img id="scream" src="' + imgSrc + '" style="width:' + w + 'px;height:' + h + 'px;">';
    html += '<canvas id="puzzleBox" width="' + w + '" height="' + h + '" style="position:absolute;left:0;top:0;z-index:222;"></canvas>';
    html += '</div>';
    html += '<div class="puzzle-lost-box" style="position:absolute;width:' + w + 'px;height:' + h + 'px;top:0;left:' + left_Num + 'px;z-index:11111;">';
    html += '<canvas id="puzzleShadow" width="' + w + '" height="' + h + '" style="position:absolute;left:0;top:0;z-index:222;"></canvas>';
    html += '<canvas id="puzzleLost" width="' + w + '" height="' + h + '" style="position:absolute;left:0;top:0;z-index:333;"></canvas>';
    html += '</div>';
    html += '<p class="ver-tips"></p>';
    html += '</div>';
    html += '<div class="re-btn"><a></a></div>';
    html += '</div>';
    html += '<br>';
    html += '<div style="position:relative;width:' + w + 'px;margin:auto;">';
    html += '<div style="border:1px solid #c3c3c3;border-radius:24px;background:#ece4dd;box-shadow:0 1px 1px rgba(12,10,10,0.2) inset;">';//inset 为内阴影
    html += '<p style="font-size:12px;color: #486c80;line-height:28px;margin:0;text-align:right;padding-right:22px;">按住左边滑块，拖动完成上方拼图</p>';
    html += '</div>';
    html += '<div class="slider-btn"></div>';
    html += '</div>';

    el.html(html);

    var d = PL_Size / 3;
    var c = document.getElementById("puzzleBox");
    //getContext获取该dom节点的canvas画布元素
    //---------------------------------这一块是图片中央缺失的那一块--------------------------------------
    var ctx = c.getContext("2d");

    ctx.globalCompositeOperation = "xor";
    //设置阴影模糊级别
    ctx.shadowBlur = 10;
    //设置阴影的颜色
    ctx.shadowColor = "#fff";
    //设置阴影距离的水平距离
    ctx.shadowOffsetX = 3;
    //设置阴影距离的垂直距离
    ctx.shadowOffsetY = 3;
    //rgba第四个参数是透明度，前三个是三原色，跟rgb比就是多了第四个参数
    ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,0.8)";
    //beginPath() 方法开始一条路径，或重置当前的路径。
    //提示：请使用这些方法来创建路径：moveTo()、lineTo()、quadricCurveTo()、bezierCurveTo()、arcTo() 以及 arc()。
    ctx.beginPath();
    //指线条的宽度
    ctx.lineWidth = "1";
    //strokeStyle 属性设置或返回用于笔触的颜色、渐变或模式
    ctx.strokeStyle = "rgba(0,0,0,0)";
    //表示画笔移到(X,Y)位置，没画东西
    ctx.moveTo(X, Y);
    //画笔才开始移动到指定坐标，之间画一条直线
    ctx.lineTo(X + d, Y);
    //绘制一条贝塞尔曲线，一共四个点确定，开始点(没在参数里)，和两个控制点(1和2参数结合,3和4参数结合)，结束点(5和6参数结合)
    ctx.bezierCurveTo(X + d, Y - d, X + 2 * d, Y - d, X + 2 * d, Y);
    ctx.lineTo(X + 3 * d, Y);
    ctx.lineTo(X + 3 * d, Y + d);
    ctx.bezierCurveTo(X + 2 * d, Y + d, X + 2 * d, Y + 2 * d, X + 3 * d, Y + 2 * d);
    ctx.lineTo(X + 3 * d, Y + 3 * d);
    ctx.lineTo(X, Y + 3 * d);
    //必须和beginPath()成对出现
    ctx.closePath();
    //进行绘制
    ctx.stroke();
    //根据fillStyle进行填充
    ctx.fill();

    //---------------------------------这个为要移动的块------------------------------------------------
    var c_l = document.getElementById("puzzleLost");
    //---------------------------------这个为要移动的块增加阴影------------------------------------------------
    var c_s = document.getElementById("puzzleShadow");
    var ctx_l = c_l.getContext("2d");
    var ctx_s = c_s.getContext("2d");
    var img = new Image();
    img.src = imgSrc;

    img.onload = function () {
        //从原图片，进行设置处理再显示出来(其实就是设置你想显示图片的位置2和3参数，和框w高h)
        ctx_l.drawImage(img, 0, 0, w, h);
    }
    ctx_l.beginPath();
    ctx_l.strokeStyle = "rgba(0,0,0,0)";
    ctx_l.moveTo(X, Y);
    ctx_l.lineTo(X + d, Y);
    ctx_l.bezierCurveTo(X + d, Y - d, X + 2 * d, Y - d, X + 2 * d, Y);
    ctx_l.lineTo(X + 3 * d, Y);
    ctx_l.lineTo(X + 3 * d, Y + d);
    ctx_l.bezierCurveTo(X + 2 * d, Y + d, X + 2 * d, Y + 2 * d, X + 3 * d, Y + 2 * d);
    ctx_l.lineTo(X + 3 * d, Y + 3 * d);
    ctx_l.lineTo(X, Y + 3 * d);
    ctx_l.closePath();
    ctx_l.stroke();
    //带阴影，数字越高阴影越严重
    ctx_l.shadowBlur = 10;
    //阴影的颜色
    ctx_l.shadowColor = "black";

    // ctx_l.fill(); 其实加这句就能有阴影效果了，不知道为什么加多个图层

    //分割画布的块
    ctx_l.clip();

    ctx_s.beginPath();
    ctx_s.lineWidth = "1";
    ctx_s.strokeStyle = "rgba(0,0,0,0)";
    ctx_s.moveTo(X, Y);
    ctx_s.lineTo(X + d, Y);
    ctx_s.bezierCurveTo(X + d, Y - d, X + 2 * d, Y - d, X + 2 * d, Y);
    ctx_s.lineTo(X + 3 * d, Y);
    ctx_s.lineTo(X + 3 * d, Y + d);
    ctx_s.bezierCurveTo(X + 2 * d, Y + d, X + 2 * d, Y + 2 * d, X + 3 * d, Y + 2 * d);
    ctx_s.lineTo(X + 3 * d, Y + 3 * d);
    ctx_s.lineTo(X, Y + 3 * d);
    ctx_s.closePath();
    ctx_s.stroke();
    ctx_s.shadowBlur = 20;
    ctx_s.shadowColor = "black";
    ctx_s.fill();

    //开始时间
    var beginTime;
    //结束时间
    var endTime;
    var moveStart = '';
    $(".slider-btn").mousedown(function (e) {
        $(this).css({"background-position": "0 -216px"});
        moveStart = e.pageX;
        beginTime = new Date().valueOf();
    });

    onmousemove = function (e) {
        var e = e || window.event;
        var moveX = e.pageX;
        var d = moveX - moveStart;
        if (moveStart == '') {

        } else {
            if (d < 0 || d > (w - padding - PL_Size)) {

            } else {
                $(".slider-btn").css({"left": d + 'px', "transition": "inherit"});
                $("#puzzleLost").css({"left": d + 'px', "transition": "inherit"});
                $("#puzzleShadow").css({"left": d + 'px', "transition": "inherit"});
            }
        }
    };

    onmouseup = function (e) {
        var e = e || window.event;
        var moveEnd_X = e.pageX - moveStart;
        var ver_Num = X - 10;
        var deviation = self.config.deviation;
        var Min_left = ver_Num - deviation;
        var Max_left = ver_Num + deviation;

        if (moveStart == '') {

        } else {
            endTime = new Date().valueOf();
            if (Max_left > moveEnd_X && moveEnd_X > Min_left) {
                $(".ver-tips").html('<i style="background-position:-4px -1207px;"></i><span style="color:#42ca6b;">验证通过</span><span></span>');
                $(".ver-tips").addClass("slider-tips");
                $(".puzzle-lost-box").addClass("hidden");
                $("#puzzleBox").addClass("hidden");
                setTimeout(function () {
                    $(".ver-tips").removeClass("slider-tips");
                }, 2000);
                self.success({
                    'identifyingId': self.config.identifyingId, 'identifyingType': self.config.identifyingType,
                    'moveEnd_X': moveEnd_X
                })
            } else {
                $(".ver-tips").html('<i style="background-position:-4px -1229px;"></i><span style="color:red;">验证失败:</span><span style="margin-left:4px;">拖动滑块将悬浮图像正确拼合</span>');
                $(".ver-tips").addClass("slider-tips");
                setTimeout(function () {
                    $(".ver-tips").removeClass("slider-tips");
                }, 2000);
                self.error();
            }
        }
        //0.5指动画执行到结束一共经历的时间
        setTimeout(function () {
            $(".slider-btn").css({"left": '0', "transition": "left 0.5s"});
            $("#puzzleLost").css({"left": '0', "transition": "left 0.5s"});
            $("#puzzleShadow").css({"left": '0', "transition": "left 0.5s"});
        }, 1000);
        $(".slider-btn").css({"background-position": "0 -84px"});
        moveStart = '';
        $(".re-btn a").on("click", function () {
            Access.getAccess().initIdentifying($('#acessIdentifyingContent'));
        })
    }
}

/**
 * 获取该类型验证码的一些参数
 */
ImgIdentifying.getParamMap = function () {

    var min_X = padding_ + pl_size;
    var max_X = width - padding_ - pl_size - pl_size / 6;
    var max_Y = padding_;
    var min_Y = height - padding_ - pl_size - pl_size / 6;

    var paramMap = new Map();
    paramMap.set("min_X", min_X);
    paramMap.set("max_X", max_X);
    paramMap.set("min_Y", min_Y);
    paramMap.set("max_Y", max_Y);

    return paramMap;
}

/**
 * 设置验证成功的回调函数
 * @param success
 */
ImgIdentifying.prototype.setSuccess = function (successFunc) {
    this.successFunc = successFunc;
}

/**
 * 设置验证失败的回调函数
 * @param success
 */
ImgIdentifying.prototype.setError = function (errorFunc) {
    this.errorFunc = errorFunc;
}

其中init的方法，大家就可以抄啦，验证码是这里生成的（感谢网上一些热心网友提供的Mod，在此基础上改的）。

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后端的设计

首先要有一个验证码的接口，将一些常量和共同的方法抽象到接口中（接口最重要的作用就是行为的统一，意思是我如果知道这个是验证码，那么必定就会有验证的方法，不管它是滑动验证，图形验证等，然后就可以放心的调用验证方法去获取验证结果，下面过滤器设计就可以立马看到这作用。具体java接口的说明会单独写篇文章），接口如下：

/**
 * 验证码类的接口，所有验证码必须继承此接口
 */
public interface I_Identifying<T> {

    String EXCEPTION_CODE = SystemStaticValue.IDENTIFYING_EXCEPTION_CODE;
    String IDENTIFYING = "Identifying";
    //--------------以下为验证码大体错误类型，抛出错误时候用，会传至前端---------------
    //验证成功
    String SUCCESS = "Success";
    //验证失败
    String FAILURE = "Failure";
    //验证码过期
    String OVERDUE = "Overdue";

    //-------以下为验证码具体错误类型，存放在checkResult-------------
    String PARAM_ERROR = "验证码参数错误";
    String OVERDUE_ERROR = "验证码过期";
    String TYPE_ERROR = "验证码业务类型错误";
    String ID_ERROR = "验证码id异常";
    String CHECK_ERROR = "验证码验证异常";


    /**
     * 获取生成好的验证码
     * @param request
     * @return
     */
    public T getInstance(HttpServletRequest request) throws Exception;

    /**
     * 进行验证，没抛异常说明验证无误
     * @return
     */
    public void checkIdentifying(HttpServletRequest request) throws Exception;

    /**
     * 获取验证结果，如果成功则为success，失败则为失败信息
     * @return
     */
    public String getCheckResult();

    /**
     * 获取验证码的业务类型
     * @return
     */
    public String getIdentifyingType();
}

 

然后，设计一个具体的滑动验证类去实现这个接口，这里只贴参数：

/**
 * @author NiceBin
 * @description: 验证码类，前端需要生成验证码的信息
 * @date 2019/7/12 16:04
 */
public class ImgIdentifying implements I_Identifying<ImgIdentifying>,Serializable {
    //此次验证码的id
    private String identifyingId;
    //此次验证码的业务类型
    private String identifyingType;
    //需要使用的图片
    private String imgSrc;
    //生成块的x坐标
    private int X;
    //生成块的y坐标
    private int Y;
    //允许的误差
    private int deviation = 2;
    //验证码生成的时间
    private Calendar calendar;
    //验证码结果，如果有结果说明已经被校验，防止因为网络延时的二次校验
    private String checkResult;

    //下面是逻辑代码...
}

 

上面每个变量都是一种校验手段，如calendar可以检验验证码是否过期，identifyingType检验此验证码是否是对应的业务等。每多想一点，别人破解就多费劲一点。

后端验证码的验证是不需要具体的类去调用的，而是被一个过滤器统一过滤，才过滤器注册的时候，将需要进行验证的路径写进去即可，过滤器代码如下：

/**
 * @author NiceBin
 * @description: 验证码过滤器，帮忙验证有需要验证码的请求，不帮忙生成验证码
 * @date 2019/7/23 15:06
 */
@Component
public class IdentifyingInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {

        HttpSession session = request.getSession();
        I_Identifying identifying= (I_Identifying)session.getAttribute(I_Identifying.IDENTIFYING);
        if(identifying!=null){
            identifying.checkIdentifying(request);
        }else {
            //应该携带验证码信息的，结果没有携带，那就是个非法请求
            return false;
        }
        return true;

    }

    @Override
    public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {

    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {

    }
}

可以看到接口的用处了，之前在用户申请验证码时，验证码类是放到用户session中的，所以这里直接取出调用checkIdentifying即可，不需要关心它到底是滑动验证码，还是图片验证码什么的。

 

以上就是对滑动验证的设计分享，都是自己拍脑袋想出来的和生产有差距，所以哪里不对或有更好的想法，欢迎大家留言讨论

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