Django教程第4章 | Web开发实战-三种验证码实现

仲君Johnny

发布于 2024-01-24 11:19:14

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发布于 2024-01-24 11:19:14

文章被收录于专栏：Django Web 开发教程

系列：Django学习教程

验证码的存在是为了防止系统被暴力破解攻击，几乎每个系统都有验证码。下面将介绍三种生成验证码方式。

您可以根据你自己的需要进行学习。

手动生成验证码

安装绘图依赖，利用的是画图模块 PIL 以及随机模块 random 在后台生成一个图片和一串随机数，然后保存在内存中。

pip install pillow

编写跨图工具

code.py

注意需要指定 Monaco.ttf 字体，我这里直接放在项目根目录：font_file='Monaco.ttf'

import random
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont, ImageFilter


def check_code(width=120, height=30, char_length=5, font_file='Monaco.ttf', font_size=28):
    code = []
    img = Image.new(mode='RGB', size=(width, height), color=(255, 255, 255))
    draw = ImageDraw.Draw(img, mode='RGB')

    def rndChar():
        """
        生成随机字母
        :return:
        """
        # return str(random.randint(0, 9))
        return chr(random.randint(65, 90))


    def rndColor():
        """
        生成随机颜色
        :return:
        """
        return (random.randint(0, 255), random.randint(10, 255), random.randint(64, 255))

    # 写文字
    font = ImageFont.truetype(font_file, font_size)
    for i in range(char_length):
        char = rndChar()
        code.append(char)
        h = random.randint(0, 4)
        draw.text([i * width / char_length, h], char, font=font, fill=rndColor())

    # 写干扰点
    for i in range(40):
        draw.point([random.randint(0, width), random.randint(0, height)], fill=rndColor())

    # 写干扰圆圈
    for i in range(40):
        draw.point([random.randint(0, width), random.randint(0, height)], fill=rndColor())
        x = random.randint(0, width)
        y = random.randint(0, height)
        draw.arc((x, y, x + 4, y + 4), 0, 90, fill=rndColor())

    # 画干扰线
    for i in range(5):
        x1 = random.randint(0, width)
        y1 = random.randint(0, height)
        x2 = random.randint(0, width)
        y2 = random.randint(0, height)

        draw.line((x1, y1, x2, y2), fill=rndColor())

    img = img.filter(ImageFilter.EDGE_ENHANCE_MORE)
    return img, ''.join(code)


if __name__ == '__main__':
    img, code_str = check_code()
    print(code_str)

编写视图函数

views.py

LoginForm类：配置登录表单，涵盖用户名、密码和验证码。返回给模板HTML用于渲染页面。

image_code 函数：调用pillow函数，生成图片，设置60秒写入到自己的session中（以便于后续获取验证码再进行校验）

login函数：验证码这块代码主要是校验从前端传过来的验证码是否跟存在session中的验证码一致，如果一直则继续执行下面代码。否则抛出验证码错误异常。

class LoginForm(BootstrapForm):
    username = forms.CharField(
        label="用户名",
        widget=forms.TextInput,
        required=True
    )
    password = forms.CharField(
        label="密码",
        widget=forms.PasswordInput(render_value=True),
        required=True,
    )
    code = forms.CharField(
        label="验证码",
        widget=forms.TextInput,
        required=True
    )


def image_code(request):
    """ 生成图片验证码 """

    # 调用pillow函数，生成图片
    img, code_string = check_code()

    # 写入到自己的session中（以便于后续获取验证码再进行校验）
    request.session['image_code'] = code_string
    # 给Session设置60s超时
    request.session.set_expiry(60)

    stream = BytesIO()
    img.save(stream, 'png')
    return HttpResponse(stream.getvalue())


def login(request):
    if request.method == 'GET':
        form = LoginForm()
        return render(request, 'login.html', {'form': form})

    form = LoginForm(data = request.POST)
    if form.is_valid():
        # 验证码的校验
        user_input_code = form.cleaned_data.pop('code')
        code = request.session.get('image_code', "")
        if code.upper() != user_input_code.upper():
            form.add_error("code", "验证码错误")
            return render(request, 'login.html', {'form': form})

        # 查询数据库匹配用户名密码是否正确
        user_obj = models.UserInfo.objects.filter(**form.cleaned_data).first()
        print(user_obj)
        if not user_obj:
            form.add_error('password', '用户名或密码错误')
            return render(request, 'login.html', {'form': form})
        request.session['info'] = {'id': user_obj.id, 'username': user_obj.username}
        # 设置 session 过期时间为30分钟
        request.session.set_expiry(60 * 30)
        return redirect('/user/list/')
    return render(request, 'login.html', {'form': form})

login.html

{{ form.code }}：验证码。 {{ form.code.errors.0 }}：验证码输出错误时返回错误提示。

在 img 标签设置 onclick事件，当用户单击验证码图片生成一个新的验证码。相当于向服务器发送请求：http://localhost:8000/image/code/?temp=随机数

{% load static %}
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>用户管理系统</title>
    <link rel="stylesheet" href="{% static 'plugins/bootstrap-3.4.1/css/bootstrap.min.css' %}">
    <style>
        .account {
            width: 400px;
            border: 1px solid #dddddd;
            border-radius: 5px;
            box-shadow: 5px 5px 20px #aaa;

            margin-left: auto;
            margin-right: auto;
            margin-top: 100px;
            padding: 20px 40px;
        }

        .account h2 {
            margin-top: 10px;
            text-align: center;
        }
    </style>
</head>
<body>
<div class="account">
    <h2>用户登录</h2>
    <form method="post" novalidate>
        {% csrf_token %}
        <div class="form-group">
            <label>用户名</label>
            {{ form.username }}
            <span style="color: red;">{{ form.username.errors.0 }}</span>
        </div>
        <div class="form-group">
            <label>密码</label>
            {{ form.password }}
            <span style="color: red;">{{ form.password.errors.0 }}</span>
        </div>
        <div class="form-group">
            <label for="id_code">图片验证码</label>
            <div class="row">
                <div class="col-xs-7">
                    {{ form.code }}
                    <span style="color: red;">{{ form.code.errors.0 }}</span>
                </div>
                <div class="col-xs-5">
                    <img id="image_code" src="/image/code/" onclick="refreshImg(this)" style="width: 125px;" />
                </div>
            </div>
        </div>
        <input type="submit" value="登 录" class="btn btn-primary">
    </form>
</div>
</body>
<script>
    function refreshImg(ths) {
        ths.src = '/image/code/?temp=' + Math.random();
    }
</script>
</html>

配置路由

path('login/', views.login),
path('image/code/', views.image_code),

总结

画图程序 check_code.py 保存在项目任意位置即可，只需在视图函数中导入即可。
Monaco.ttf 字体不可或缺，放置在静态文件中即可，但是需要修改 check_code.py 中的字体引入路径。
验证用户输入的验证码是否正确，只需从 session 中取出生成的验证码与其比较即可。
验证码刷新，只需让其再发送一次 get 请求即可。

自动生成验证码

1.安装 `django-simple-captcha模块`

pip install django-simple-captcha

2.注册到django容器

在 settings.py添加以下内容

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'ums.apps.UmsConfig',
    'captcha',
]

更新数据库表，

3.添加路由

在 urls.py 中添加 captcha 对应的路由

from django.contrib import admin
from django.urls import path, include


urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('captcha', include('captcha.urls')),        # 验证码
]

4.修改Form表单

Django 中通常都是由 Form 生成表单，而验证码一般也伴随注册登录表单，因此需要在 forms.py 中添加验证码的字段。

from django import forms
from captcha.fields import CaptchaField     # 一定要导入这行


class UserForm(forms.Form):
    username = forms.CharField(
        label='用户名',                # 在表单里表现为 label 标签
        max_length=128,
        widget=forms.TextInput(attrs={'class': 'form-control'})   # 添加 css 属性
    )

    captcha = CaptchaField(
        label='验证码',
        required=True,
        error_messages={
            'required': '验证码不能为空'
        }
    )

5.编写视图函数

from django.shortcuts import render
from app.forms import UserForm


def index(request):
    register_form = UserForm(request.POST)
    if register_form.is_valid():
        pass
    register_form = UserForm()
    return render(request, 'index.html', {'register_form': register_form})

6.编写模板

<html>
    <head></head>
    <body>
        <form action='#' method='post'>
            {{ register_form.captcha.label_tag }}
            {{ register_form.captcha }} {{ 
        </form>
    </body>
</html>

总结

使用django-simple-captcha第三方库会生成验证码并存储到自带的captcha表中。

滑动验证码

官方下载源码包，并安装 geetest 模块

geetest-Getting started

gt3-python-sdk 文件。

pip install geetest
pip install requests    # 有可能还需要 requests 模块

<!-- 引入封装了failback的接口--initGeetest -->
<script src="http://static.geetest.com/static/tools/gt.js"></script>

编写模板template

login.html

{% load static %}
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>登录</title>
    <link rel="stylesheet" href="{% static 'bootstrap-3.3.7-dist/css/bootstrap.css' %}">
    <style>
        .login-col {
            margin-top: 100px;
        }
    </style>
</head>
<body>
<div class="container">
    <div class="row">
        <div class="well col-md-6 col-md-offset-3 login-col">
            <h3 class="text-center">登录</h3>
            <form>
                {% csrf_token %}
                <div class="form-group">
                    <label for="username">用户名：</label>
                    <input type="text" class="form-control" id="username" placeholder="用户名" name="username">
                </div>

                <div class="form-group">
                    <label for="password">密码：</label>
                    <input type="password" class="form-control" id="password" placeholder="密码" name="password">
                </div>


                <!--极验科技滑动验证码-->
                <div class="form-group">
                    <!-- 放置极验的滑动验证码 -->
                    <div id="popup-captcha"></div>
                </div>

                <!--记住我-->
                <div class="checkbox">
                    <label>
                        <input type="checkbox"> 记住我
                    </label>
                </div>

                <!--登录按钮-->
                <button type="button" class="btn btn-primary btn-block" id="login-button">提交</button>

                <!--错误信息-->
                <span class="login-error"></span>
            </form>
        </div>
    </div>
</div>
</body>
</html>

JS 代码主要分为两部分，

第一部分是获取表单的 value 值，向后台发送 Ajax 请求，以验证用户名及密码是否正确，若有错误将错误信息显示出来。

第二部分向后台获取验证码所需相关参数。

<script src="{% static 'js/jquery-3.3.1.js' %}"></script>
<script src="{% static 'bootstrap-3.3.7-dist/js/bootstrap.js' %}"></script>
<!-- 引入封装了failback的接口--initGeetest -->
<script src="http://static.geetest.com/static/tools/gt.js"></script>


<script>
    var handlerPopup = function (captchaObj) {
        // 成功的回调
        captchaObj.onSuccess(function () {
            var validate = captchaObj.getValidate();
            var username = $('#username').val();
            var password = $('#password').val();
            console.log(username, password);
            $.ajax({
                url: "/accounts/login2/", // 进行二次验证
                type: "post",
                dataType: 'json',
                data: {
                    username: username,
                    password: password,
                    csrfmiddlewaretoken: $("[name='csrfmiddlewaretoken']").val(),
                    geetest_challenge: validate.geetest_challenge,
                    geetest_validate: validate.geetest_validate,
                    geetest_seccode: validate.geetest_seccode
                },
                success: function (data) {
                    console.log(data);
                    if (data.status) {
                        // 有错误，在页面上显示
                        $('.login-error').text(data.msg);
                    } else {
                        // 登录成功
                        location.href = data.msg;
                    }
                }
            });
        });

        // 当点击登录按钮时，弹出滑动验证码窗口
        $("#login-button").click(function () {
            captchaObj.show();
        });

        // 将验证码加到id为captcha的元素里
        captchaObj.appendTo("#popup-captcha");
        // 更多接口参考：http://www.geetest.com/install/sections/idx-client-sdk.html
    };

    $('#username, #password').focus(function () {
        // 将之前的错误清空
        $('.login-error').text('');
    });

    // 验证开始需要向网站主后台获取id，challenge，success（是否启用failback）
    $.ajax({
        url: "/accounts/pc-geetest/register?t=" + (new Date()).getTime(), // 加随机数防止缓存
        type: "get",
        dataType: "json",
        success: function (data) {
            // 使用initGeetest接口
            // 参数1：配置参数
            // 参数2：回调，回调的第一个参数验证码对象，之后可以使用它做appendTo之类的事件
            initGeetest({
                gt: data.gt,
                challenge: data.challenge,
                product: "popup", // 产品形式，包括：float，embed，popup。注意只对PC版验证码有效
                offline: !data.success // 表示用户后台检测极验服务器是否宕机，一般不需要关注
                // 更多配置参数请参见：http://www.geetest.com/install/sections/idx-client-sdk.html#config

视图函数 `views.py`

from django.shortcuts import render, redirect, HttpResponse
from django.http import JsonResponse
from geetest import GeetestLib


def login2(request):
    if request.method == 'POST':
        ret = {'status': False, 'msg': None}
        username = request.POST.get('username')
        password = request.POST.get('password')

        print(username, password)

        # 获取极验，滑动验证码相关参数
        gt = GeetestLib(pc_geetest_id, pc_geetest_key)
        challenge = request.POST.get(gt.FN_CHALLENGE, '')
        validate = request.POST.get(gt.FN_VALIDATE, '')
        seccode = request.POST.get(gt.FN_SECCODE, '')
        status = request.session[gt.GT_STATUS_SESSION_KEY]
        user_id = request.session["user_id"]

        print(gt, challenge, validate, seccode, status)

        if status:
            result = gt.success_validate(challenge, validate, seccode, user_id)
        else:
            result = gt.failback_validate(challenge, validate, seccode)
        if result:
            # 验证码正确
            # 利用auth模块做用户名和密码的校验
            user_obj = auth.authenticate(username=username, password=password)
            if user_obj:
                # 用户名密码正确
                # 给用户做登录
                auth.login(request, user_obj)
                ret["msg"] = "/accounts/home/"
                # return redirect('accounts:home')
            else:
                # 用户名密码错误
                ret["status"] = True
                ret["msg"] = "用户名或密码错误！"
        else:
            ret["status"] = True
            ret["msg"] = "验证码错误"

        return JsonResponse(ret)
    return render(request, "accounts/login2.html")

# 请在官网申请ID使用，示例ID不可使用
pc_geetest_id = "b46d1900d0a894591916ea94ea91bd2c"
pc_geetest_key = "36fc3fe98530eea08dfc6ce76e3d24c4"

# 处理极验 获取验证码的视图
def get_geetest(request):
    user_id = 'test'
    gt = GeetestLib(pc_geetest_id, pc_geetest_key)
    status = gt.pre_process(user_id)
    request.session[gt.GT_STATUS_SESSION_KEY] = status
    request.session["user_id"] = user_id
    response_str = gt.get_response_str()
    return HttpResponse(response_str)

配置路由

from django.urls import path
from accounts import views

app_name = 'accounts'
urlpatterns = [
    path('home/', views.home, name='home'),
 
    # 极验滑动验证码 获取验证码的url
    path('pc-geetest/register/', views.get_geetest, name='get_geetest'),

    path('login2/', views.login2, name='login2'),
]

总结

画图程序 check_code.py 保存在项目任意位置即可，只需在视图函数中导入即可。
Monaco.ttf 字体不可或缺，放置在静态文件中即可，但是需要修改 check_code.py 中的字体引入路径。
验证用户输入的验证码是否正确，只需从 session 中取出生成的验证码与其比较即可。
验证码刷新，只需让其再发送一次 get 请求即可。

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原始发表：2024-01-18，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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