验证码 (CAPTCHA) 绕过
概述
CAPTCHA (Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart) 是区分人类和机器人的图灵测试。从最早的文字输入,到后来的滑块拼图,再到现在的点选、行为分析和无感验证,验证码技术在不断演进。
逆向验证码的核心 :理解验证逻辑、识别图像内容、模拟人类行为。
技术路线 :
识别 (Recognition):OCR、深度学习、缺口检测模拟 (Simulation):轨迹生成、行为伪造破解 (Bypass):协议分析、参数伪造外包 (Outsource):打码平台、人工打码📚 前置知识
在开始本配方之前,建议先掌握以下内容:
💡 提示 : 验证码绕过是一个综合性很强的技能,涉及图像识别、行为模拟、协议分析等多个领域。建议先从简单验证码入手,逐步挑战复杂验证码。
1. 验证码类型分类
1.1 文字验证码 (Text-based CAPTCHA)
特征
难度等级
类型 示例 难度 识别率 简单数字 1234 ⭐ 95%+ 字母+数字 A3bC ⭐⭐ 85%+ 带噪点 ![噪点验证码] ⭐⭐⭐ 70%+ 严重扭曲 ![扭曲验证码] ⭐⭐⭐⭐ 50%+
识别技术
传统 OCR : Tesseract (效果一般)专用工具 : ddddocr (国内验证码效果极佳)深度学习 : CNN 分类器(需要训练数据)ddddocr 使用示例 :
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import ddddocr
import base64
ocr = ddddocr . DdddOcr ()
# 方法1: 读取图片文件
with open ( 'captcha.png' , 'rb' ) as f :
image = f . read ()
result = ocr . classification ( image )
print ( result ) # 输出: "1234"
# 方法2: Base64 字符串
image_base64 = "data:image/png;base64,iVBORw0K..."
image_bytes = base64 . b64decode ( image_base64 . split ( ',' )[ 1 ])
result = ocr . classification ( image_bytes )
1.2 滑块验证码 (Slider CAPTCHA)
1.2.1 拼图滑块
特征 :
一张背景图 一个滑块(拼图碎片) 需要滑动到正确位置完成拼图 代表产品 :
识别原理 : 缺口检测
完整破解流程 :
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import ddddocr
import requests
from io import BytesIO
from PIL import Image
# 1. 获取验证码图片
bg_url = "https://example.com/captcha/bg.jpg"
slider_url = "https://example.com/captcha/slider.png"
bg_img = Image . open ( BytesIO ( requests . get ( bg_url ) . content ))
slider_img = Image . open ( BytesIO ( requests . get ( slider_url ) . content ))
# 2. 使用 ddddocr 进行缺口检测
det = ddddocr . DdddOcr ( det = True ) # 开启目标检测模式
# 将图片转为字节
bg_bytes = BytesIO ()
bg_img . save ( bg_bytes , format = 'PNG' )
bg_bytes = bg_bytes . getvalue ()
# 检测缺口位置
result = det . detection ( bg_bytes )
print ( result ) # 输出: {'target': [x, y, width, height]}
# 3. 计算需要滑动的距离
gap_x = result [ 'target' ][ 0 ] # 缺口的 x 坐标
# 4. 生成滑动轨迹(见下文)
trajectory = generate_trajectory ( gap_x )
# 5. 提交验证
# (具体实现见下文轨迹模拟章节)
OpenCV 缺口检测 :
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import cv2
import numpy as np
def find_gap ( bg_img , slider_img ):
"""使用 OpenCV 模板匹配找缺口"""
# 转灰度图
bg_gray = cv2 . cvtColor ( np . array ( bg_img ), cv2 . COLOR_BGR2GRAY )
slider_gray = cv2 . cvtColor ( np . array ( slider_img ), cv2 . COLOR_BGR2GRAY )
# 边缘检测
bg_edges = cv2 . Canny ( bg_gray , 100 , 200 )
slider_edges = cv2 . Canny ( slider_gray , 100 , 200 )
# 模板匹配
result = cv2 . matchTemplate ( bg_edges , slider_edges , cv2 . TM_CCOEFF_NORMED )
min_val , max_val , min_loc , max_loc = cv2 . minMaxLoc ( result )
# 返回最佳匹配位置
return max_loc [ 0 ] # x 坐标
gap_x = find_gap ( bg_img , slider_img )
print ( f "缺口位置: { gap_x } px" )
1.2.2 旋转滑块
特征 :
识别方法 :
特征提取 : SIFT/ORB 特征点匹配角度计算 : 计算旋转角度滑动映射 : 将角度映射为滑动距离 1
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import cv2
def find_rotation_angle ( original_img , rotated_img ):
"""计算旋转角度"""
# 使用 ORB 特征检测
orb = cv2 . ORB_create ()
kp1 , des1 = orb . detectAndCompute ( original_img , None )
kp2 , des2 = orb . detectAndCompute ( rotated_img , None )
# 特征匹配
bf = cv2 . BFMatcher ( cv2 . NORM_HAMMING , crossCheck = True )
matches = bf . match ( des1 , des2 )
matches = sorted ( matches , key = lambda x : x . distance )
# 计算旋转角度(简化版)
# 实际实现需要更复杂的几何变换
angle = calculate_angle_from_matches ( kp1 , kp2 , matches )
return angle
1.3 点选验证码 (Click-based CAPTCHA)
特征 :
给出一张图片和文字提示 要求按顺序点击图中的特定对象 示例:“请依次点击图中的红绿灯” 代表产品 :
识别技术 :
YOLO : 目标检测神经网络分类器 : 训练针对特定类别的识别器YOLO 识别示例 :
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from ultralytics import YOLO
# 加载预训练模型
model = YOLO ( 'yolov8n.pt' )
# 识别图中的对象
results = model ( 'captcha.jpg' )
# 提取红绿灯的位置
traffic_lights = []
for r in results :
boxes = r . boxes
for box in boxes :
class_id = int ( box . cls [ 0 ])
if class_id == 9 : # COCO 数据集中红绿灯的类别 ID
x , y , w , h = box . xywh [ 0 ] . tolist ()
traffic_lights . append (( int ( x ), int ( y )))
print ( f "检测到的红绿灯位置: { traffic_lights } " )
# 输出: [(120, 80), (300, 150), ...]
# 按要求顺序点击
for x , y in traffic_lights :
click ( x , y )
1.4 行为验证码 (Behavioral CAPTCHA)
特征 :
不是单纯的图像识别 分析鼠标轨迹、点击速度、设备指纹等行为特征 通常是"无感验证" 代表产品 :
Google reCAPTCHA v3 阿里云滑动验证 关键指标 :
鼠标轨迹 : 曲线自然度、加速度变化设备指纹 : Canvas、WebGL、AudioContext环境特征 : User-Agent、时区、语言、屏幕分辨率行为时序 : 停留时间、操作速度对抗方法 :
模拟真实行为 (见轨迹模拟章节)绕过指纹检测 (见 浏览器指纹识别 )使用真实浏览器 (Puppeteer + Stealth 插件)1.5 语音验证码 (Audio CAPTCHA)
特征 :
播放含有数字/字母的语音 通常是为视障人士提供的替代方案 识别技术 :
语音识别 : Google Speech API, Baidu ASR深度学习 : DeepSpeech, Wav2Vec 1
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import speech_recognition as sr
# 下载音频文件
audio_url = "https://example.com/captcha/audio.wav"
# ...下载到本地
# 使用 Google Speech API 识别
recognizer = sr . Recognizer ()
with sr . AudioFile ( "captcha.wav" ) as source :
audio = recognizer . record ( source )
try :
text = recognizer . recognize_google ( audio )
print ( f "识别结果: { text } " )
except sr . UnknownValueError :
print ( "无法识别" )
2. 轨迹模拟 (Trajectory Simulation)
识别出"缺口位置"只是第一步,关键是如何滑过去 。匀速直线运动一定会被判定为机器人。
2.1 贝塞尔曲线轨迹
原理 : 使用三次贝塞尔曲线模拟人手的加速-匀速-减速过程
Python 实现 :
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import numpy as np
import random
def ease_out_quad ( x ):
"""缓出函数"""
return 1 - ( 1 - x ) ** 2
def ease_in_quad ( x ):
"""缓入函数"""
return x ** 2
def ease_out_back ( x ):
"""回弹函数"""
c1 = 1.70158
c3 = c1 + 1
return 1 + c3 * pow ( x - 1 , 3 ) + c1 * pow ( x - 1 , 2 )
def generate_trajectory ( distance , overshoot = True ):
"""
生成滑动轨迹
:param distance: 总距离
:param overshoot: 是否过冲(滑过头再回来)
:return: [(x, y, t), ...] 轨迹点列表
"""
trajectory = []
# 参数设置
if overshoot :
# 过冲:滑到distance + 5~10px,再回来
overshoot_distance = distance + random . randint ( 5 , 10 )
else :
overshoot_distance = distance
# 第一阶段:加速阶段 (30%)
current = 0
t = 0
while current < overshoot_distance * 0.3 :
t += random . randint ( 10 , 20 ) # 时间间隔 10-20ms
ratio = current / ( overshoot_distance * 0.3 )
move = ease_in_quad ( ratio ) * 5 + random . uniform ( 0 , 2 )
current += move
# 添加y轴抖动
y = random . randint ( - 2 , 2 )
trajectory . append (( int ( current ), y , t ))
# 第二阶段:匀速阶段 (40%)
while current < overshoot_distance * 0.7 :
t += random . randint ( 10 , 15 )
move = random . uniform ( 3 , 5 )
current += move
y = random . randint ( - 3 , 3 )
trajectory . append (( int ( current ), y , t ))
# 第三阶段:减速阶段 (30%)
start_decel = current
while current < overshoot_distance :
t += random . randint ( 15 , 25 )
ratio = ( current - start_decel ) / ( overshoot_distance - start_decel )
move = ( 1 - ease_out_quad ( ratio )) * 3 + random . uniform ( 0 , 1 )
current += move
y = random . randint ( - 2 , 2 )
trajectory . append (( int ( current ), y , t ))
# 如果有过冲,添加回退阶段
if overshoot :
back_to = distance
while current > back_to :
t += random . randint ( 10 , 15 )
move = random . uniform ( 1 , 3 )
current -= move
y = random . randint ( - 1 , 1 )
trajectory . append (( int ( current ), y , t ))
return trajectory
# 使用示例
trajectory = generate_trajectory ( 200 , overshoot = True )
print ( f "生成了 { len ( trajectory ) } 个轨迹点" )
# 输出: [(3, 1, 15), (7, -1, 28), (12, 0, 43), ...]
2.2 真实轨迹采集与重放
思路 : 记录真人滑动的轨迹,建立轨迹库,每次随机选择一条并缩放
采集脚本 (在浏览器 Console 中运行):
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let trajectory = [];
let startTime = null ;
document . addEventListener ( "mousedown" , function ( e ) {
if ( e . target . className . includes ( "slider" )) {
startTime = Date . now ();
trajectory = [];
document . addEventListener ( "mousemove" , recordMove );
document . addEventListener ( "mouseup" , endRecording );
}
});
function recordMove ( e ) {
if ( startTime ) {
trajectory . push ({
x : e . clientX ,
y : e . clientY ,
t : Date . now () - startTime ,
});
}
}
function endRecording () {
console . log ( JSON . stringify ( trajectory ));
copy ( JSON . stringify ( trajectory )); // 自动复制到剪贴板
document . removeEventListener ( "mousemove" , recordMove );
document . removeEventListener ( "mouseup" , endRecording );
}
重放与缩放 :
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import json
def scale_trajectory ( original_trajectory , target_distance ):
"""
缩放轨迹以适应新的距离
:param original_trajectory: 原始轨迹 [{'x': 100, 'y': 0, 't': 150}, ...]
:param target_distance: 目标距离
:return: 缩放后的轨迹
"""
# 计算原始距离
original_distance = original_trajectory [ - 1 ][ 'x' ] - original_trajectory [ 0 ][ 'x' ]
# 计算缩放比例
scale = target_distance / original_distance
# 缩放轨迹
scaled_trajectory = []
base_x = original_trajectory [ 0 ][ 'x' ]
for point in original_trajectory :
scaled_x = ( point [ 'x' ] - base_x ) * scale
scaled_trajectory . append ({
'x' : int ( scaled_x ),
'y' : point [ 'y' ],
't' : point [ 't' ]
})
return scaled_trajectory
# 加载轨迹库
with open ( 'trajectories.json' , 'r' ) as f :
trajectory_library = json . load ( f )
# 随机选择一条轨迹
import random
trajectory = random . choice ( trajectory_library )
# 缩放到目标距离
scaled_trajectory = scale_trajectory ( trajectory , gap_x )
2.3 Puppeteer ghost-cursor 插件
安装 :
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npm install ghost-cursor
使用示例 :
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const puppeteer = require ( "puppeteer" );
const { createCursor } = require ( "ghost-cursor" );
( async () => {
const browser = await puppeteer . launch ({ headless : false });
const page = await browser . newPage ();
const cursor = createCursor ( page );
await page . goto ( "https://example.com/captcha" );
// 找到滑块元素
const slider = await page . $ ( ".slider-button" );
const sliderBox = await slider . boundingBox ();
// 计算目标位置(假设缺口在 200px 处)
const targetX = sliderBox . x + 200 ;
const targetY = sliderBox . y + sliderBox . height / 2 ;
// 使用 ghost-cursor 移动鼠标(自动生成逼真轨迹)
await cursor . move ( sliderBox . x , sliderBox . y );
await cursor . click (); // 按下鼠标
// 移动到目标位置(包含随机抖动和曲线)
await cursor . move ( targetX , targetY , {
waitForSelector : false ,
paddingPercentage : 10 , // 10% 的随机偏移
});
await page . mouse . up (); // 释放鼠标
await browser . close ();
})();
3. 协议破解 (Protocol Reverse)
有些验证码不需要模拟轨迹,直接破解其加密参数即可。
3.1 极验 (GeeTest) 协议分析
流程 :
初始化:GET /api/captcha/init 获取图片:GET /captcha/bg/{challenge}.jpg 验证:POST /api/captcha/verify 验证参数 :
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{
"challenge" : "abc123..." , // 挑战码
"validate" : "def456..." , // 加密后的轨迹
"seccode" : "validate|jordan" // validate + "|jordan"
}
validate 生成逻辑 (简化版):
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// 极验加密算法(已公开部分)
function get_validate ( trajectory , challenge ) {
// 1. 编码轨迹
let encoded_trajectory = encode_trajectory ( trajectory );
// 2. 与 challenge 进行运算
let combined = encoded_trajectory + challenge ;
// 3. MD5 + Base64
let validate = md5 ( combined ). substring ( 0 , 32 );
return validate ;
}
function encode_trajectory ( trajectory ) {
// 轨迹编码(实际更复杂,包含加密和压缩)
let encoded = "" ;
for ( let point of trajectory ) {
encoded +=
int_to_char ( point . x ) + int_to_char ( point . y ) + int_to_char ( point . t );
}
return encoded ;
}
Python 破解示例 :
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import requests
import hashlib
def crack_geetest ( gap_x ):
"""破解极验滑块验证"""
# 1. 初始化获取 challenge
init_url = "https://api.geetest.com/get.php"
response = requests . get ( init_url , params = {
'gt' : 'your_gt_key' ,
't' : int ( time . time () * 1000 )
})
data = response . json ()
challenge = data [ 'challenge' ]
# 2. 生成轨迹
trajectory = generate_trajectory ( gap_x )
# 3. 计算 validate (简化版,实际需要逆向完整算法)
validate = calculate_validate ( trajectory , challenge )
# 4. 提交验证
verify_url = "https://api.geetest.com/ajax.php"
result = requests . post ( verify_url , data = {
'gt' : 'your_gt_key' ,
'challenge' : challenge ,
'validate' : validate ,
'seccode' : validate + '|jordan'
})
return result . json ()
注意 : 真实的极验算法非常复杂,包含多重加密、混淆和服务器端验证。上述代码仅为示意。
3.2 reCAPTCHA 令牌获取
Google reCAPTCHA v2 :
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from selenium import webdriver
import time
driver = webdriver . Chrome ()
driver . get ( 'https://www.google.com/recaptcha/api2/demo' )
# 找到 reCAPTCHA iframe
iframe = driver . find_element_by_css_selector ( 'iframe[src*="recaptcha"]' )
driver . switch_to . frame ( iframe )
# 点击复选框
checkbox = driver . find_element_by_id ( 'recaptcha-anchor' )
checkbox . click ()
# 等待验证完成
time . sleep ( 3 )
# 切回主页面获取 token
driver . switch_to . default_content ()
token = driver . find_element_by_id ( 'g-recaptcha-response' ) . get_attribute ( 'value' )
print ( f "reCAPTCHA Token: { token } " )
4. 商业打码平台对比
当技术方案成本过高或成功率不稳定时,商业打码平台是最佳选择。
平台 价格 支持类型 成功率 响应时间 API 友好度 2Captcha $2.99/1000 次 文字、reCAPTCHA、hCaptcha、GeeTest 90%+ 10-30 秒 ⭐⭐⭐⭐⭐ Anti-Captcha $2.00/1000 次 全类型 92%+ 15-40 秒 ⭐⭐⭐⭐⭐ CapSolver $0.80/1000 次 reCAPTCHA、hCaptcha、FunCaptcha 88%+ 20-50 秒 ⭐⭐⭐⭐ Death By Captcha $1.39/1000 次 文字、图片 85%+ 30-60 秒 ⭐⭐⭐ 极验通 (国内)¥0.5/次 极验专用 95%+ 5-15 秒 ⭐⭐⭐⭐ 超级鹰 (国内)¥0.1-0.6/次 国内验证码 80%+ 10-30 秒 ⭐⭐⭐
4.1 2Captcha 使用示例
Python SDK :
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pip install 2captcha-python
代码示例 :
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from twocaptcha import TwoCaptcha
# 初始化
solver = TwoCaptcha ( 'YOUR_API_KEY' )
# 1. 文字验证码
result = solver . normal ( 'captcha.png' )
print ( result [ 'code' ]) # 输出: "AB3CD"
# 2. reCAPTCHA v2
result = solver . recaptcha (
sitekey = '6Le-wvkSAAAAAPBMRTvw0Q4Muexq9bi0DJwx_mJ-' ,
url = 'https://example.com/login'
)
print ( result [ 'code' ]) # reCAPTCHA token
# 3. hCaptcha
result = solver . hcaptcha (
sitekey = '10000000-ffff-ffff-ffff-000000000001' ,
url = 'https://example.com'
)
# 4. GeeTest
result = solver . geetest (
gt = 'geetest_gt' ,
challenge = 'geetest_challenge' ,
url = 'https://example.com'
)
print ( result ) # {'challenge': '...', 'validate': '...', 'seccode': '...'}
4.2 自建打码平台
对于大规模需求,可以考虑自建人工打码平台:
架构 :
1
爬虫服务器 → 任务队列 (Redis) → 打码工作台 (Web) → 打码员
成本估算 :
打码员工资: ¥0.05-0.10/次 服务器成本: ¥200/月 适用场景: 日处理量 > 100,000 次 5. 实战案例
案例 1: 破解某电商网站登录滑块
目标 : 自动化登录并获取 Cookie
步骤 :
分析验证流程 :1
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1) POST /api/login → 返回需要验证
2) GET /captcha/init → 获取背景图和滑块
3) 识别缺口位置
4) 生成轨迹
5) POST /captcha/verify → 提交轨迹
6) 验证通过后重新登录
完整代码 : 1
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import ddddocr
import requests
from trajectory import generate_trajectory
class LoginCracker :
def __init__ ( self ):
self . session = requests . Session ()
self . det = ddddocr . DdddOcr ( det = True )
def login ( self , username , password ):
# 1. 尝试登录
resp = self . session . post ( 'https://example.com/api/login' , data = {
'username' : username ,
'password' : password
})
if resp . json ()[ 'need_captcha' ]:
# 2. 需要验证码
captcha_token = self . solve_captcha ()
# 3. 带验证码重新登录
resp = self . session . post ( 'https://example.com/api/login' , data = {
'username' : username ,
'password' : password ,
'captcha_token' : captcha_token
})
return resp . json ()
def solve_captcha ( self ):
# 获取验证码图片
init_resp = self . session . get ( 'https://example.com/captcha/init' ) . json ()
bg_url = init_resp [ 'bg_url' ]
# 下载背景图
bg_img = requests . get ( bg_url ) . content
# 识别缺口
result = self . det . detection ( bg_img )
gap_x = result [ 'target' ][ 0 ]
# 生成轨迹
trajectory = generate_trajectory ( gap_x )
# 提交验证
verify_resp = self . session . post ( 'https://example.com/captcha/verify' , json = {
'token' : init_resp [ 'token' ],
'trajectory' : trajectory
})
return verify_resp . json ()[ 'captcha_token' ]
# 使用
cracker = LoginCracker ()
result = cracker . login ( 'username' , 'password' )
print ( result )
案例 2: 使用 Puppeteer + 2Captcha 破解 reCAPTCHA
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const puppeteer = require ( "puppeteer" );
const solver = require ( "2captcha" );
( async () => {
const browser = await puppeteer . launch ({ headless : false });
const page = await browser . newPage ();
await page . goto ( "https://example.com/login" );
// 获取 reCAPTCHA sitekey
const sitekey = await page . evaluate (() => {
return document
. querySelector ( "[data-sitekey]" )
. getAttribute ( "data-sitekey" );
});
// 调用 2Captcha 解决
const captchaSolver = new solver . Solver ( "YOUR_API_KEY" );
const result = await captchaSolver . recaptcha ( sitekey , page . url ());
// 注入 token
await page . evaluate (( token ) => {
document . getElementById ( "g-recaptcha-response" ). innerHTML = token ;
}, result . data );
// 提交表单
await page . click ( "#submit-button" );
await page . waitForNavigation ();
console . log ( "登录成功!" );
await browser . close ();
})();
6. 防御对抗
6.1 验证码服务商的防御手段
防御手段 说明 对抗方法 设备指纹 Canvas、WebGL、AudioContext Puppeteer Stealth 插件 行为分析 鼠标轨迹、键盘节奏 ghost-cursor、真实轨迹重放 IP 风控 频率限制、黑名单 代理池、住宅 IP Token 绑定 令牌与设备/会话绑定 保持 Session、Cookie 时间戳校验 限制验证码有效期 加快识别速度 重放检测 检测轨迹是否重复 每次生成新轨迹
6.2 最佳实践
组合策略 : 识别 + 打码平台 (识别失败时降级)速率控制 : 避免短时间大量请求真实环境 : 使用真实浏览器而非无头模式轨迹多样性 : 不要使用固定轨迹模板异常处理 : 验证失败时重试而非崩溃7. 常见问题
Q1: ddddocr 识别率不高怎么办?
解决方案 :
图像预处理:去噪、二值化、增强对比度 尝试不同的 OCR 工具对比 考虑使用打码平台 Q2: 滑块总是验证失败?
可能原因 :
缺口识别不准确 轨迹太假(匀速直线) 设备指纹被识别 IP 被风控 调试方法 :
在浏览器中手动验证是否通过 检查 Network 面板的验证响应 对比真人滑动的轨迹 Q3: 打码平台响应太慢?
优化方法 :
使用异步并发 预先识别简单验证码,复杂的才用打码 选择响应更快的平台(如极验通) 8. 工具与资源
推荐工具
9. 总结
验证码对抗是一场永恒的猫鼠游戏 。技术路线选择取决于:
个人学习 : 手动识别 + 轨迹模拟(ddddocr + 贝塞尔曲线)小规模爬虫 : 打码平台(2Captcha、超级鹰)大规模商业 : 深度学习 + 行为伪造 + 分布式架构终极方案 : 真实设备 + 真实用户行为 + 指纹伪造核心原则 :
成本优先 : 选择性价比最高的方案稳定性优先 : 牺牲一定速度换取成功率合法合规 : 遵守目标网站的服务条款持续优化 : 验证码在升级,方案也要迭代相关章节