Python如何生成验证码

发布时间：2021-10-19 09:19:00 作者：柒染
来源：亿速云阅读：180

# Python如何生成验证码

## 目录
1. [验证码概述](#验证码概述)
2. [基础验证码生成](#基础验证码生成)
3. [图形验证码进阶](#图形验证码进阶)
4. [验证码安全增强](#验证码安全增强)
5. [实战应用案例](#实战应用案例)
6. [总结与扩展](#总结与扩展)

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## 验证码概述
验证码（CAPTCHA）是"Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart"的缩写，用于区分人类用户和自动化程序。

### 常见验证码类型
| 类型       | 特点                  | 应用场景       |
|------------|-----------------------|----------------|
| 数字验证码 | 纯数字组合            | 短信验证       |
| 图形验证码 | 扭曲文字+干扰元素     | 网页表单       |
| 滑动验证   | 拼图滑块              | 移动端应用     |
| 行为验证   | 鼠标轨迹分析          | 高安全场景     |

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## 基础验证码生成

### 1. 随机字符串生成
```python
import random
import string

def generate_code(size=6):
    """生成数字字母混合验证码"""
    chars = string.ascii_uppercase + string.digits
    return ''.join(random.choice(chars) for _ in range(size))

print(generate_code())  # 输出类似：7A2B9C

2. 使用Pillow生成图片

安装必备库：

pip install pillow

基础图像生成示例：

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import random

def create_simple_captcha(text):
    # 创建300x100像素白色背景图片
    img = Image.new('RGB', (300, 100), color=(255, 255, 255))
    draw = ImageDraw.Draw(img)
    
    # 加载字体（需替换实际字体路径）
    try:
        font = ImageFont.truetype('arial.ttf', 36)
    except:
        font = ImageFont.load_default()
    
    # 随机文字位置和颜色
    for i, char in enumerate(text):
        draw.text((10 + i*50, 30), char, 
                 fill=(random.randint(0, 255), 
                       random.randint(0, 255), 
                       random.randint(0, 255)), 
                 font=font)
    
    return img

# 使用示例
img = create_simple_captcha("PYTHON")
img.save("captcha.png")

图形验证码进阶

1. 添加干扰元素

def add_noise(draw, width, height):
    """添加干扰线和噪点"""
    # 画干扰线
    for _ in range(5):
        draw.line([
            (random.randint(0, width), 
             random.randint(0, height)),
            (random.randint(0, width), 
             random.randint(0, height))
        ], fill=(random.randint(0, 255), 
                random.randint(0, 255), 
                random.randint(0, 255)), 
        width=2)
    
    # 添加噪点
    for _ in range(1000):
        draw.point(
            [random.randint(0, width), 
             random.randint(0, height)],
            fill=(random.randint(0, 255), 
                  random.randint(0, 255), 
                  random.randint(0, 255))

2. 文字扭曲效果

from PIL import ImageTransform

def warp_text(image, text, font):
    """创建扭曲文字效果"""
    width, height = image.size
    mask = Image.new('L', (width, height))
    draw = ImageDraw.Draw(mask)
    
    # 先绘制正常文字
    draw.text((10, 10), text, font=font, fill=255)
    
    # 应用透视变换
    transformed = mask.transform(
        (width, height),
        ImageTransform.QuadTransform([
            10 + random.randint(-5, 5), 10 + random.randint(-5, 5),
            width-10 + random.randint(-5, 5), 10 + random.randint(-5, 5),
            width-10 + random.randint(-5, 5), height-10 + random.randint(-5, 5),
            10 + random.randint(-5, 5), height-10 + random.randint(-5, 5)
        ])
    )
    return transformed

验证码安全增强

1. 防御OCR识别策略

字体变形：使用非标准字体或动态生成字体
背景融合：文字颜色与背景色相似但不相同
动态干扰：随机移动字符位置和旋转角度

2. 验证码时效控制

import time
from hashlib import md5

class CaptchaManager:
    def __init__(self):
        self.captchas = {}
        
    def generate(self):
        code = generate_code()
        token = md5(f"{code}{time.time()}".encode()).hexdigest()
        self.captchas[token] = {
            'code': code,
            'expire': time.time() + 300  # 5分钟有效期
        }
        return token, code
    
    def validate(self, token, user_input):
        data = self.captchas.get(token)
        if not data:
            return False
        if time.time() > data['expire']:
            del self.captchas[token]
            return False
        return data['code'].lower() == user_input.lower()

实战应用案例

Flask验证码接口

from flask import Flask, send_file, request
import io

app = Flask(__name__)
manager = CaptchaManager()

@app.route('/captcha')
def get_captcha():
    token, code = manager.generate()
    img = create_advanced_captcha(code)  # 综合之前的高级方法
    img_io = io.BytesIO()
    img.save(img_io, 'PNG')
    img_io.seek(0)
    return send_file(img_io, mimetype='image/png'), 200, {
        'X-Captcha-Token': token
    }

@app.route('/verify', methods=['POST'])
def verify():
    token = request.headers.get('X-Captcha-Token')
    code = request.form.get('code')
    if manager.validate(token, code):
        return {"status": "success"}
    return {"status": "invalid"}, 400

Django验证码中间件

# middleware.py
from django.http import HttpResponseForbidden

class CaptchaMiddleware:
    def __init__(self, get_response):
        self.get_response = get_response
        
    def __call__(self, request):
        if request.path.startswith('/admin/'):
            if not self.verify_captcha(request):
                return HttpResponseForbidden("验证码错误")
        return self.get_response(request)
    
    def verify_captcha(self, request):
        # 实现验证逻辑
        pass

Python如何生成验证码

2. 使用Pillow生成图片

图形验证码进阶

1. 添加干扰元素

2. 文字扭曲效果

验证码安全增强

1. 防御OCR识别策略

2. 验证码时效控制

实战应用案例

Flask验证码接口

Django验证码中间件

总结与扩展

性能优化建议

扩展方向

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