反爬虫和抗DDOS攻击技术实践

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作者：张宁

导语

企鹅媒体平台媒体名片页反爬虫技术实践，分布式网页爬虫技术、利用人工智能进行人机识别、图像识别码、频率访问控制、利用无头浏览器PhantomJS、Selenium 进行网页抓取等相关技术不在本文讨论范围内。

Cookie是什么

大家都知道http请求是无状态的，为了让http请求从“无状态” to “有状态” ， W3C 在 rfc6265 中描述了整个http协议的状态机制，既从客户端（通常是浏览器）到服务器端的流转过程，cookie 的引入使得 服务器在 接收到请求时可以区分用户和状态。

通过上边这张图，我们可以容易的发现，这个过程就好像“上车打票”一样，有普通票（不记名）和 也月票（“记名的票”），有位伟大的程序员曾经说过“如果你的程序逻辑和实际生活中的逻辑反了，就一定是你错了”。

言归正传，为什么反爬虫

互联网有很多业务或者说网页，是不需要用户进行登录的（不记名的票），你可以简单的认为这其实是一个“不需要记录http状态的业务场景”（注意这里是简单认为，但其实并不是无状态的），那这些不需要登录的页面，往往又会包含大量的聚合信息，比如新闻门户网站、视频门户网站、搜索引擎，这些信息是公开的，其实是可以可以被爬虫抓取的，站长甚至还要做SEO（搜索引擎优化）让搜索引擎或其他网站更多更经常的去收录自己的整站，以便推广，那既然我们要做SEO优化为什么还要 “反爬虫” ？

因为通过程序进行 URL 请求 去获得数据的成本是很低的，这就造成大量抵质量网页爬虫在网络横行，对业务方的服务器造成不必要的流量浪费和资源消耗。

网页爬虫到底有多容易

正常打开的界面内容是这样的

查看网页源代码，看看我们要抓取的目标，这里就不在演示了，然后利用Chrome开发者工具提供的 “Copy as curl”

curl 'https://v.qq.com/' -H 'Pragma: no-cache' -H 'DNT: 1' -H 'Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch, br' -H 'Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.6,en;q=0.4' -H 'Upgrade-Insecure-Requests: 1' -H 'User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_11_6) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2924.87 Safari/537.36' -H 'Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8' -H 'Cache-Control: no-cache' -H 'Cookie: tvfe_boss_uuid=ad12b5df44c4af49; ad_play_index=34; pgv_info=ssid=s9710442890; ts_last=v.qq.com/; pgv_pvid=7925047056; ts_uid=578794400; qv_als=778esxpJSKmr5N0bA11491899166PnRBKw==' -H 'Connection: keep-alive' --compressed

然后你会发现，与“查看网页源代码” 没有区别，说明我们已经成功获得数据内容。

反爬虫效果是什么样的？

我们通过浏览器直接打开下面这个链接 ，会发现请求到的结果是个JSON

现在我们重复刚刚的 “Copy as curl” 的过程，看看是否依然能获得正确结果 ？ 答案是否定的，我们来验证一下

curl 'https://media.om.qq.com/media/5054675/list' -H 'pragma: no-cache' -H 'dnt: 1' -H 'accept-encoding: gzip, deflate, sdch, br' -H 'accept-language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.6,en;q=0.4' -H 'upgrade-insecure-requests: 1' -H 'user-agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_11_6) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2924.87 Safari/537.36' -H 'accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8' -H 'cache-control: no-cache' -H 'authority: media.om.qq.com' -H 'cookie: signiture=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJkYXRhIjpbXSwiZWkiOjUsInN0IjoiMTQ5MTg5OTczNjQ3NyIsImlhdCI6MTQ5MTg5OTc0M30.fTAsbJZNOTsHk0QoLfZIA-AXhO6ezaCOiCTj8lYCqO4; tvfe_boss_uuid=ad12b5df44c4af49; pgv_info=ssid=s9710442890; pgv_pvid=7925047056; omuisid=eyJ1aWQiOiI5ZGVjMjRiN2UxM2FiNGUyZWJjNWRhMGU1N2EyYTRkZSJ9; omuisid.sig=5wAr5khpxGvFDp3WpkJ6_QX9iE4' -H 'referer: https://media.om.qq.com/media/5054675/list' --compressed

我们会发现得到的是一个网页而不是 JSON，命中了反爬虫逻辑

到底发生了什么？

前面提到了 “不记名票据” 和 因推广需求网站不需要登录的场景，那针对这样的情况，是否我们就真的不需要对请求进行签名呢 ？ 答案是否定的，不花钱或花很少的钱就可以免费进入公园游玩了，游客可能本身是感受不到“票据”的存在，但其实我们还是需要对用户进行标记，这里发散一下，其实统计网站在追踪pv／uv时也是进行了类似的“标记”，下面我们通过一张图来描述下上面请求发生的过程

这里我们有两次签名过程，一次在服务器端进行，一次在客户端进行，因为在这个页面是不需要用户登录，所以在服务器端进行签名，对于爬虫来说是一个几乎没有成本的过程，它可以每次来“园子”里玩的时候，都申请一张新的票，伪装成为一个“新的用户”，为了应对如此低廉的成本，我们增加“客户端进行签名”的流程，有人说“客户端签名是不靠谱的，因为你的代码别人都是可以看到的是可以破解的”，这个地方的客户端签名不是为了数据安全，而是为了增加爬虫进行抓取的成本，因为一般网页爬虫都不具备 js 之行能力，这样就增加了它抓取的成本。

另外一点，签名虽然是由客户端签发的，但是却是由服务器端进行验证，我们这里是利用 JWT（JSON WEB TOKEN） 进行了 encode和decode过程，且通过将服务器时间对客户端进行下发，完成有效期控制。

起到一定的防DDOS攻击的效果

通过上图我们可以看到，关键就是两次票据的签发与验证，一次由浏览器签发，一次由后台签发，但是验证真伪都是在服务端进行，这样做的最终效果就是，要对我们的界面进行抓取或攻击的人，必须按照我们设定的套路运转，就会增加他下载js并执行我们js的过程，如果有攻击方利用xss 获的肉机，对我们的域名发起攻击时，由于我们有两次票据验证，而去其中有一个票据的有效期时间很短，基本上不太可能对我们的服务器造成连续伤害了。

如果网页抓取人，通过使用完全模拟浏览器的运行环境的第三方软件(PhantomJS、Selenium,WEBDRIVER)对我们进行抓取，其实效率是很慢的，基本上需要5-6秒完成一次, 基本上比一个真实的用户打开网页还要慢很多，对于这种可以当成是真是用户一样对待，数据本来就是开放的

接入这套反爬、防DDOS逻辑后，从模调系统查看数据后台服务被击穿的现象已经完成消失，异常流量已被隔离。