從構建分布式秒殺系統聊聊驗證碼

前言

為了攔截大部分請求，秒殺案例前端引入了驗證碼。淘寶上很多人吐槽，等輸入完秒殺活動結束了，對，結束了...... 當然了，驗證碼的真正作用是，有效攔截刷單操作，讓羊毛黨空手而歸。

驗證碼

那么到底什么是驗證碼呢？驗證碼作為一種人機識別手段，其終極目的，就是區分正常人和機器的操作。我們常見的互聯網注冊、登錄、發帖、領優惠券、投票等等應用場景，都有被機器刷造成各類損失的風險。

目前常見的驗證碼形式多為圖片驗證碼，即數字、字母、文字、圖片物體等形式的傳統字符驗證碼。這類驗證碼看似簡單易操作，但實際用戶體驗較差（參見12306網站），且隨著OCR技術和打碼平臺的利用，圖片比較容易被破解，被破解之后就形同虛設。

這里我們使用騰訊的智能人機安全驗證碼，告別傳統驗證碼的單點防御，十道安全柵欄打造立體全面的安全驗證，將黑產拒之門外。

場景

下面我們來瞅瞅驗證碼輕松解決了那些場景安全問題：

• 登錄注冊，為你防護撞庫×××、阻止注冊機批量注冊
• 活動秒殺，有效攔截刷單操作，讓羊毛黨空手而歸
• 點贊發帖，有效解決廣告屠版、惡意灌水、刷票問題
• 數據保護，防止自動機、爬蟲盜取網頁內容和數據

申請

申請地址：https://007.qq.com/product.html

在線體驗：https://007.qq.com/online.html

只要一個QQ就可以免費申請，對于一般的企業OA系統或者個人博客網站，驗證碼免費套餐足夠了已經，具備以下特點：

• 2000次/小時安全防護
• 支持免驗證+分級驗證
• 三分鐘快速接入
• 全功能配置后臺
• 支持HTTPS
• 閾值內流量無廣告

2000次/小時的安全防護，一般很少達到如此效果，當然了即時超出閾值，頂多也就是多個廣告而已。

接入

快讀接入：https://007.qq.com/quick-start.html

接入與幫助提供了多種客戶端和服務端的接入案例，這里我們使用我們秒殺案例中最熟悉的Java語言來接入。

前端

引入JS：

 <script src="https://ssl.captcha.qq.com/TCaptcha.js"></script>

頁面元素：

<!--點擊此元素會自動激活驗證碼，不一定是button，其他標簽也可以-->
<!--id : 元素的id(必須)-->
<!--data-appid : AppID(必須)-->
<!--data-cbfn : 回調函數名(必須)-->
<!--data-biz-state : 業務自定義透傳參數(可選)-->
<button id="TencentCaptcha"
        data-appid="*********"
        data-cbfn="callback">驗證</button>

JS回調：

<script type="text/javascript">
    window.callback = function(res){
        console.log(res)
        // res（未通過驗證）= {ret: 1, ticket: null}
        // res（驗證成功） = {ret: 0, ticket: "String", randstr: "String"}
        if(res.ret === 0){
            startSeckill(res)
        }
    }
    //后臺驗證ticket，并進入秒殺隊列
    function startSeckill(res){
        $.ajax({
            url : "startSeckill",
            type : 'post',
            data : {'ticket' : res.ticket,'randstr':res.randstr},
            success : function(result) {
                //驗證是否通過，提示用戶
            }
        });
    }
</script>

后端

@Api(tags = "秒殺商品")
@RestController
@RequestMapping("/seckillPage")
public class SeckillPageController {

    @Autowired
    private ActiveMQSender activeMQSender;
    //自定義工具類
    @Autowired
    private HttpClient httpClient;
    //這里自行配置參數
    @Value("${qq.captcha.url}")
    private String url;
    @Value("${qq.captcha.aid}")
    private String aid;
    @Value("${qq.captcha.AppSecretKey}")
    private String appSecretKey;

    @RequestMapping("/startSeckill")
    public Result  startSeckill(String ticket,String randstr,HttpServletRequest request) {
        HttpMethod method =HttpMethod.POST;
        MultiValueMap<String, String> params= new LinkedMultiValueMap<String, String>();
        params.add("aid", aid);
        params.add("AppSecretKey", appSecretKey);
        params.add("Ticket", ticket);
        params.add("Randstr", randstr);
        params.add("UserIP", IPUtils.getIpAddr(request));
        String msg = httpClient.client(url,method,params);
        /**
         * response: 1:驗證成功，0:驗證失敗，100:AppSecretKey參數校驗錯誤[required]
         * evil_level:[0,100]，惡意等級[optional]
         * err_msg:驗證錯誤信息[optional]
         */
        //{"response":"1","evil_level":"0","err_msg":"OK"}
        JSONObject json = JSONObject.parseObject(msg);
        String response = (String) json.get("response");
        if("1".equals(response)){
            //進入隊列、假數據而已
            Destination destination = new ActiveMQQueue("seckill.queue");
            activeMQSender.sendChannelMess(destination,1000+";"+1);
            return Result.ok();
        }else{
            return Result.error("驗證失敗");
        }
    }
}

自定義請求工具類 HttpClient：

@Service
public class HttpClient {
    public String client(String url, HttpMethod method, MultiValueMap<String, String> params){
        RestTemplate client = new RestTemplate();
        HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
        //  請勿輕易改變此提交方式，大部分的情況下，提交方式都是表單提交
        headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED);
        HttpEntity<MultiValueMap<String, String>> requestEntity = new HttpEntity<MultiValueMap<String, String>>(params, headers);
        //  執行HTTP請求
        ResponseEntity<String> response = client.exchange(url, HttpMethod.POST, requestEntity, String.class);
        return response.getBody();
    }
}

獲取IP地址工具類 IPUtils ：

/**
 * IP地址
 */
public class IPUtils {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(IPUtils.class);

    /**
     * 獲取IP地址
     * 使用Nginx等反向代理軟件， 則不能通過request.getRemoteAddr()獲取IP地址
     * 如果使用了多級反向代理的話，X-Forwarded-For的值并不止一個，而是一串IP地址，X-Forwarded-For中第一個非unknown的有效IP字符串，則為真實IP地址
     */
    public static String getIpAddr(HttpServletRequest request) {
        String ip = null;
        try {
            ip = request.getHeader("x-forwarded-for");
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("Proxy-Client-IP");
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || ip.length() == 0 || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("WL-Proxy-Client-IP");
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("HTTP_CLIENT_IP");
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getHeader("HTTP_X_FORWARDED_FOR");
            }
            if (StringUtils.isEmpty(ip) || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) {
                ip = request.getRemoteAddr();
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("IPUtils ERROR ", e);
        }
        // 使用代理，則獲取第一個IP地址
        if (StringUtils.isEmpty(ip) && ip.length() > 15) {
            if (ip.indexOf(",") > 0) {
                ip = ip.substring(0, ip.indexOf(","));
            }
        }
        return ip;
    }
}

案例效果圖

啟動項目訪問：http://localhost:8080/seckill/1000.shtml

定制接入

在系統登錄的時候，我們需要先校驗用戶名以及密碼，然后調用驗證碼操作，這里就需要我們定制接入了。

<!-- 項目中使用了Vue -->
<div class="log_btn"  @click="login" >登錄</div>

login: function () {
    //這里校驗用戶名以及密碼
    // 直接生成一個驗證碼對象
    var captcha = new TencentCaptcha('2001344788', function(res) {
        if(res.ret === 0){//回調成功
            var data = {'username':username,'password':password,'ticket':res.ticket,'randstr':res.randstr}
            $.ajax({
                type: "POST",
                url: "sys/loginCaptcha",
                data: data,
                dataType: "json",
                success: function(result){
                    //校驗是否成功
                }
            });
        }
    });
    captcha.show(); // 顯示驗證碼
},

后臺監控

騰訊后臺還提供了簡單實用的數據監控，如下：

小結

總體來說，系統接入人機驗證碼還是很方便的，并沒有技術難點，難點已經被提供商封裝，我們只需要簡單的調用即可。

秒殺案例：https://gitee.com/52itstyle/spring-boot-seckill

演示案例(點擊生成按鈕)：http://jichou.52itstyle.com