前言
由于网站注册入口容易被黑客攻击，存在如下安全问题：
1. 暴力破解密码，造成用户信息泄露
2. 短信盗刷的安全问题，影响业务及导致用户投诉
3. 带来经济损失，尤其是后付费客户，风险巨大，造成亏损无底洞
所以大部分网站及App 都采取图形验证码或滑动验证码等交互解决方案， 但在机器学习能力提高的当下，连百度这样的大厂都遭受攻击导致点名批评， 图形验证及交互验证方式的安全性到底如何？ 请看具体分析
一、 中国国际航空PC 注册入口
简介：中国国际航空股份有限公司简称“国航”，英文名称为“Air China Limited”，简称“Air China”，其前身中国国际航空公司成立于1988年。根据国务院批准通过的《民航体制改革方案》，2002年10月，中国国际航空公司联合中国航空总公司和中国西南航空公司，成立了中国航空集团公司，并以联合三方的航空运输资源为基础，组建新的中国国际航空公司。2004年9月30日，经国务院国有资产监督管理委员会批准，作为中国航空集团控股的航空运输主业公司，国航股份在北京正式成立。2004年12月15日，中国国际航空股份有限公司在香港（股票代码0753）和伦敦（交易代码AIRC）成功上市。
二、 安全性分析报告：
中国国际航空自己研发的滑动验证码，容易被模拟器绕过甚至逆向后暴力攻击，滑动拼图识别率在 95% 以上。
三、 测试方法：
前端界面分析，这是中国国际航空自己研发的滑动验证码，网上没有现成的教学视频，但形式都差不多，难点:
. 防模拟器鼠标，物理鼠标和逻辑鼠标定位不一致判断措施，解决思路为让JS 这部分代码失效或这采用 物理定位鼠标的部分，目前采用的是物理鼠标的方式。
这次还是采用模拟器的方式，关键点主要模拟器交互、距离识别和轨道算法3部分
1. 模拟器交互部分
private final String INDEX_URL = "https://www.airchina.com.cn/user/register?backUrl=/&entryPage=login";
@Override
public RetEntity send(WebDriver driver, String areaCode, String phone) {
try {
RetEntity retEntity = new RetEntity();
driver.get(INDEX_URL);
// 输入手机号
WebElement phoneElemet = driver.findElement(By.xpath("//input[@placeholder='手机号']"));
phoneElemet.sendKeys(phone);
// 点击发送验证码按钮
WebElement sendElemet = driver.findElement(By.xpath("//div/div/div[text()='获取验证码']"));
if (sendElemet != null)
sendElemet.click();
Thread.sleep(1000);
WebElement gtElemet = ChromeDriverManager.waitElement(driver, By.xpath("//div/div[contains(text(),'验证码已发送')]"), 1);
String gtInfo = (gtElemet != null) ? gtElemet.getText() : null;
boolean isSend = (gtInfo != null && gtInfo.contains("验证码已发送"));
if (!isSend) {
// pic 1 get big
WebElement bigImgElement = ChromeDriverManager.waitElement(driver, By.id("cpc_img"), 20);
String bigImgUrl = bigImgElement.getAttribute("src");
byte[] bigBytes = GetImage.callJsByUrl(driver, bigImgUrl);
int bigLen = (bigBytes != null) ? bigBytes.length : 0;
if (bigLen < 100) {
System.out.println("bigImgUrl=" + bigImgUrl + "->bigLen=" + bigLen);
return null;
}
// pic 2 get small
WebElement smallImgElement = driver.findElement(By.id("small_img"));
String smallSrc = smallImgElement.getAttribute("src");
byte[] smallBytes = GetImage.callJsByUrl(driver, smallSrc);
if (smallBytes == null) {
System.out.println("smallBytes=" + smallBytes);
return null;
}
String ckSum = GenChecksumUtil.genChecksum(bigBytes);
Map<String, Double> openResult = openCv2.getOpenCvDistance(ckSum, bigBytes, smallBytes, "Airchina", 1);
if (openResult == null || openResult.size() < 2) {
System.out.println("ckSum=" + ckSum + "->openResult=" + openResult);
return null;
}
Double r = 421.0 / 275;
BigDecimal disD = new BigDecimal(openResult.get("minX") * r).setScale(0, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
int distance = disD.intValue();
ActionMove.RobotMove(777, 710, distance);
System.out.println("distance=" + distance);
Thread.sleep(1000);
}
gtElemet = ChromeDriverManager.waitElement(driver, By.xpath("//div/div[contains(text(),'验证码已发送')]"), 100);
gtInfo = (gtElemet != null) ? gtElemet.getText() : null;
retEntity.setMsg(gtInfo);
if (gtInfo != null && gtInfo.contains("验证码已发送")) {
retEntity.setRet(0);
} else {
System.out.println("gtInfo=" + gtInfo);
}
return retEntity;
} catch (Exception e) {
System.out.println("phone=" + phone + ",e=" + e.toString());
for (StackTraceElement ele : e.getStackTrace()) {
System.out.println(ele.toString());
}
return null;
} finally {
driver.manage().deleteAllCookies();
}
}
2. 距离识别
/**
*
* @param ckSum
* @param bigBytes
* @param smallBytes
* @param factory
* @return { width, maxX }
*/
public Map<String, Double> getOpenCvDistance(String ckSum, byte bigBytes[], byte smallBytes[], String factory, int border) {
try {
String basePath = ConstTable.codePath + factory + "/";
File baseFile = new File(basePath);
if (!baseFile.isDirectory()) {
baseFile.mkdirs();
}
// 小图文件
File smallFile = new File(basePath + ckSum + "_s.png");
FileUtils.writeByteArrayToFile(smallFile, smallBytes);
// 大图文件
File bigFile = new File(basePath + ckSum + "_b.png");
FileUtils.writeByteArrayToFile(bigFile, bigBytes);
// 边框清理(去干扰)
byte[] clearBoder = (border > 0) ? ImageIOHelper.clearBoder(smallBytes, border) : smallBytes;
File tpFile = new File(basePath + ckSum + "_t.png");
FileUtils.writeByteArrayToFile(tpFile, clearBoder);
String resultFile = basePath + ckSum + "_o.png";
return getWidth(tpFile.getAbsolutePath(), bigFile.getAbsolutePath(), resultFile);
} catch (Throwable e) {
logger.error("getMoveDistance() ckSum=" + ckSum + " " + e.toString());
for (StackTraceElement elment : e.getStackTrace()) {
logger.error(elment.toString());
}
return null;
}
}
/**
* Open Cv 图片模板匹配
*
* @param smallPath
* 模板图片路径
* @param bgPath
* 目标图片路径
* @return { width, maxX }
*/
public Map<String, Double> getWidth(String smallPath, String bgPath, String resultFile) {
try {
Rect rectCrop = clearWhite(smallPath);
Mat g_tem = Imgcodecs.imread(smallPath);
Mat clearMat = g_tem.submat(rectCrop);
Mat cvt = new Mat();
Imgproc.cvtColor(clearMat, cvt, Imgproc.COLOR_RGB2GRAY);
Mat edgesSlide = new Mat();
Imgproc.Canny(cvt, edgesSlide, threshold1, threshold2);
Mat cvtSlide = new Mat();
Imgproc.cvtColor(edgesSlide, cvtSlide, Imgproc.COLOR_GRAY2RGB);
Imgcodecs.imwrite(smallPath, cvtSlide);
Mat g_b = Imgcodecs.imread(bgPath);
Mat edgesBg = new Mat();
Imgproc.Canny(g_b, edgesBg, threshold1, threshold2);
Mat cvtBg = new Mat();
Imgproc.cvtColor(edgesBg, cvtBg, Imgproc.COLOR_GRAY2RGB);
int result_rows = cvtBg.rows() - cvtSlide.rows() + 1;
int result_cols = cvtBg.cols() - cvtSlide.cols() + 1;
Mat g_result = new Mat(result_rows, result_cols, CvType.CV_32FC1);
Imgproc.matchTemplate(cvtBg, cvtSlide, g_result, Imgproc.TM_CCOEFF_NORMED); // 归一化平方差匹配法
// 归一化相关匹配法
MinMaxLocResult minMaxLoc = Core.minMaxLoc(g_result);
Point maxLoc = minMaxLoc.maxLoc;
Imgproc.rectangle(cvtBg, maxLoc, new Point(maxLoc.x + cvtSlide.cols(), maxLoc.y + cvtSlide.rows()), new Scalar(0, 0, 255), 1);
Imgcodecs.imwrite(resultFile, cvtBg);
Map<String, Double> paramMap = new HashMap<String, Double>();
paramMap.put("tpWidth", g_tem.cols() * 1.0);
paramMap.put("bigWidth", cvtBg.cols() * 1.0);
paramMap.put("width", cvtSlide.cols() * 1.0);
paramMap.put("minX", maxLoc.x);
paramMap.put("maxX", maxLoc.x + cvtSlide.cols());
System.out.println("OpenCv2.getWidth() " + paramMap.toString());
return paramMap;
} catch (Throwable e) {
System.out.println("getWidth() " + e.toString());
logger.error("getWidth() " + e.toString());
for (StackTraceElement elment : e.getStackTrace()) {
logger.error(elment.toString());
}
return null;
}
}
public Rect clearWhite(String smallPath) {
try {
Mat matrix = Imgcodecs.imread(smallPath);
int rows = matrix.rows();// height -> y
int cols = matrix.cols();// width -> x
System.out.println("OpenCv2.clearWhite() rows=" + rows + ",cols=" + cols);
Double rgb;
double[] arr;
int minX = 255;
int minY = 255;
int maxX = 0;
int maxY = 0;
Color c;
for (int x = 0; x < cols; x++) {
for (int y = 0; y < rows; y++) {
arr = matrix.get(y, x);
rgb = 0.00;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
rgb += arr[i];
}
c = new Color(rgb.intValue());
int b = c.getBlue();
int r = c.getRed();
int g = c.getGreen();
int sum = r + g + b;
if (sum >= 5) {
if (x <= minX)
minX = x;
else if (x >= maxX)
maxX = x;
if (y <= minY)
minY = y;
else if (y >= maxY)
maxY = y;
}
}
}
int boder = 1;
if (boder > 0) {
minX = (minX > boder) ? minX - boder : 0;
maxX = (maxX + boder < cols) ? maxX + boder : cols;
minY = (minY > boder) ? minY - boder : 0;
maxY = (maxY + boder < rows) ? maxY + boder : rows;
}
int width = (maxX - minX);
int height = (maxY - minY);
System.out.println("openCv2 minX=" + minX + ",minY=" + minY + ",maxX=" + maxX + ",maxY=" + maxY + "->width=" + width + ",height=" + height);
Rect rectCrop = new Rect(minX, minY, width, height);
return rectCrop;
} catch (Throwable e) {
StringBuffer er = new StringBuffer("clearWrite() " + e.toString() + "\n");
for (StackTraceElement elment : e.getStackTrace()) {
er.append(elment.toString() + "\n");
}
logger.error(er.toString());
System.out.println(er.toString());
return null;
}
}
3. 轨道生成及移动算法
/**
* 双轴轨道生成算法，主要实现平滑加速和减速
*
* @param distance
* @return
*/
public static List<Integer[]> getXyTrack(int distance) {
boolean isPrn = false;
List<Integer[]> track = new ArrayList<Integer[]>();// 移动轨迹
try {
int a = (int) (distance / 3.0) + random.nextInt(10);
int h = 0, current = 0;// 已经移动的距离
BigDecimal midRate = new BigDecimal(0.7 + (random.nextInt(10) / 100.00)).setScale(4, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
BigDecimal mid = new BigDecimal(distance).multiply(midRate).setScale(0, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);// 减速阈值
BigDecimal move = null;// 每次循环移动的距离
List<Integer[]> subList = new ArrayList<Integer[]>();// 移动轨迹
boolean plus = true;
Double t = 0.18, v = 0.00, v0;
while (current <= distance) {
h = random.nextInt(2);
if (current > distance / 2) {
h = h * -1;
}
v0 = v;
v = v0 + a * t;
move = new BigDecimal(v0 * t + 1 / 2 * a * t * t).setScale(4, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);// 加速
if (move.intValue() < 1)
move = new BigDecimal(1L);
if (plus) {
track.add(new Integer[] { move.intValue(), h });
} else {
subList.add(0, new Integer[] { move.intValue(), h });
}
current += move.intValue();
if (plus && current >= mid.intValue()) {
plus = false;
move = new BigDecimal(0L);
v = 0.00;
}
}
track.addAll(subList);
int bk = current - distance;
if (bk > 0) {
for (int i = 0; i < bk; i++) {
track.add(new Integer[] { -1, h });
}
}
if (isPrn)
System.out.println(“getMoveTrack(” + midRate + “) a=” + a + “,distance=” + distance + " -> mid=" + mid.intValue() + " size=" + track.size());
return track;
} catch (Exception e) {
System.out.print(e.toString());
return null;
}
}
4. 采用物理鼠标定位方式
/**
* 物理鼠标移动模式
*
* @param beginX
* @param beginY
* @param distance
*/
public static boolean RobotMove(int beginX, int beginY, int distance) {
Robot robot = null;
Double curX = null, curY = null;
boolean isPrn = false;
try {
robot = new Robot();
// 从当前位置移动到滑动条位置
Point location = MouseInfo.getPointerInfo().getLocation();
curX = location.getX();
curY = location.getY();
Double xAdd = beginX - curX;
Double yAdd = beginY - curY;
if (isPrn)
System.out.println("RobotMove() init(curX=" + curX + ",curY=" + curY + ",xAdd=" + xAdd + ",yAdd=" + yAdd + ")");
Double p = (xAdd.compareTo(yAdd) >= 0) ? Math.abs(yAdd) : Math.abs(xAdd);
Double moveX = curX;
Double moveY = curY;
for (int k = 0; k < p.intValue(); k++) {
moveX += xAdd / p;
moveY += yAdd / p;
robot.mouseMove(moveX.intValue(), moveY.intValue());
robot.delay(1);
}
robot.mouseMove(beginX, beginY);
robot.mousePress(InputEvent.BUTTON1_MASK); // 按下左键
List<Integer[]> track = ActionMove.getXyTrack(distance);
int abX = beginX;
int abY = beginY;
long begin, cost;
int total = track.size();
Integer[] move;
long sleep = 0;
Double singTime = (1 + distance / 50.0) * 600 / distance;
if (isPrn)
System.out.println("move begin from(" + curX + "," + curY + ") singTime=" + singTime);
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < total; i++) {
begin = System.currentTimeMillis();
move = track.get(i);
int x = move[0];
int y = move[1];
abY += y;
if (isPrn)
System.out.println(" move(" + move[0] + ")");
int len = Math.abs(x);
for (int k = 0; k < len; k++) {
abX += (x > 0) ? 1 : -1;
robot.mouseMove(abX, abY);
if (k < len - 1) {
cost = System.currentTimeMillis() - begin;
if (len <= 6) {
double start = singTime / (len - 1);
double range = start - singTime / (len + 1);
sleep = new BigDecimal(start - (range / len * (k + 1))).setScale(0, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).longValue();
} else {
sleep = new BigDecimal((singTime - cost) / (len - k)).setScale(0, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).longValue();
}
if (sleep > 0)
Thread.sleep(sleep);
sb.append(",[x=" + x + ",k=" + k + ",sleep=" + sleep + "]");
}
}
if (isPrn && sb.length() > 0)
System.out.println(" |--" + sb.toString());
cost = System.currentTimeMillis() - begin;
if (cost < singTime) {
sleep = singTime.longValue() - cost;
if (sleep > 0)
Thread.sleep(sleep);
if (isPrn)
System.out.println(" |-- x=" + x + ",end sleep=" + sleep);
} else if (isPrn) {
System.out.println(" |-- x=" + x + ",end cost=" + cost);
}
}
robot.delay(20);
return true;
} catch (Throwable e) {
System.out.print("RobotMove() " + e.toString());
return false;
} finally {
if (robot != null) {
robot.mouseRelease(InputEvent.BUTTON1_MASK); // 松开左键
robot.mouseMove(curX.intValue(), curY.intValue());
}
}
}
四丶结语
中国国际航空公司联合中国航空总公司和中国西南航空公司，成立了中国航空集团公司,作为航空领域的翘楚，依托国有资源，技术实力雄厚， 人才济济，在吸取了同行滑动验证码的经验后，自己研发了独特风格的那个验证码， 从逆向代码来看， 不仅借鉴了同行的技术原理，还在防抓取上下了功夫，
- 防模拟器鼠标，物理鼠标和逻辑鼠标定位不一致判断措施，解决思路为让JS 这部分代码失效或这采用 物理定位鼠标的部分，目前采用的是物理鼠标的方式。
从这两、点看，的确让初级黑客止步，但本质上， 前端技术都是暴露在浏览器，不管是JS 注入还是后端代理模式，都会让这些小技巧无效。
很多人在短信服务刚开始建设的阶段，可能不会在安全方面考虑太多，理由有很多。
比如：“ 需求这么赶，当然是先实现功能啊 ”，“ 业务量很小啦，系统就这么点人用，不怕的 ” ， “ 我们怎么会被盯上呢，不可能的 ”等等。有一些理由虽然有道理，但是该来的总是会来的。前期欠下来的债，总是要还的。越早还，问题就越小，损失就越低。
所以大家在安全方面还是要重视。（血淋淋的栗子！）#安全短信#
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谷歌图形验证码在AI 面前已经形同虚设，所以谷歌宣布退出验证码服务， 那么当所有的图形验证码都被破解时，大家又该如何做好防御呢？
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