如何防范針對12306網(wǎng)站的惡意搶票插件

王雪峰，王明哲，朱建軍，祝 捷

（1.北京經(jīng)緯技術(shù)公司，北京 100081；2.中國鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；3.北京郵電大學(xué) 國際學(xué)院，北京 100876）

如何防范針對12306網(wǎng)站的惡意搶票插件

王雪峰1，王明哲2，朱建軍2，祝 捷3

（1.北京經(jīng)緯技術(shù)公司，北京 100081；2.中國鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；3.北京郵電大學(xué) 國際學(xué)院，北京 100876）

鐵路12306網(wǎng)站在春運(yùn)期間單日售票量突破500萬張，12306網(wǎng)站已基本能夠滿足春運(yùn)大量旅客同時(shí)購票的需求。但由于搶票插件的日漸盛行，圍繞著售票公平性牽出了諸多話題。本文從驗(yàn)證碼識(shí)別、用戶行為分析、手機(jī)應(yīng)用安全幾個(gè)方面，闡述了如何防范搶票插件的惡意搶票行為。并結(jié)合實(shí)際給出了一些具體的解決方案。

驗(yàn)證碼識(shí)別；行為分析；手機(jī)應(yīng)用安全

隨著中國高速鐵路硬件的發(fā)展，鐵路軟件服務(wù)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。鐵路 12306 網(wǎng)站作為鐵路信息化建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，擔(dān)負(fù)著方便旅客購票出行的重任。但每到春運(yùn)，鐵路的運(yùn)能與廣大旅客的購票需求就會(huì)產(chǎn)生極大的落差。正是基于這點(diǎn)，一些惡意的搶票軟件應(yīng)運(yùn)而生，破壞購票的社會(huì)公平性。

本文從驗(yàn)證碼識(shí)別技術(shù)、用戶行為分析、以及手機(jī)應(yīng)用安全等方面提出有針對性的防范措施。

1 搶票插件的工作原理

所謂的“搶票插件”其實(shí)就是可以提前收集用戶信息以及購票信息，每隔一定的時(shí)間就自動(dòng)發(fā)起一次查詢車票的請求，一旦發(fā)現(xiàn)有票源，就會(huì)立即提交訂票請求，代替緩慢的人工操作。

2 提高驗(yàn)證碼識(shí)別的難度

驗(yàn)證碼（CAPTCHA）是一種區(qū)分用戶是計(jì)算機(jī)還是人的公共全自動(dòng)程序?？梢苑乐梗簮阂馑⑵?、論壇灌水，有效地防止黑客對某一特定的注冊用戶用特定程序暴力破解方式進(jìn)行不斷的登陸嘗試。驗(yàn)證碼通常使用一些線條和一些不規(guī)則的字符組成，主要作用是為了防止一些黑客把密碼進(jìn)行數(shù)據(jù)化盜取。

12306 網(wǎng)站在登陸和提交訂單時(shí)，都使用了驗(yàn)證碼。如圖1所示。

圖1 12306網(wǎng)站驗(yàn)證碼

現(xiàn)今驗(yàn)證碼識(shí)別已經(jīng)有了一些開源的工具，Tesseract-OCR 就是其中之一。經(jīng)過測試對于數(shù)字和字母的識(shí)別率在 60% 左右。

如何提高驗(yàn)證碼的強(qiáng)度?？梢詫ι珊玫尿?yàn)證碼添加一些干擾線或者添加一些背景。如圖2所示。

圖2 帶有背景和干擾線的驗(yàn)證碼

最后一種是帶有邏輯的漢字驗(yàn)證碼，如圖3所示。這種驗(yàn)證碼對于計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別來說就變得很難了，首選要識(shí)別出圖片上橙色的漢字。這種級別的驗(yàn)證碼對于計(jì)算機(jī)來說就很難在短時(shí)間內(nèi)識(shí)別出了，但人識(shí)別起來相對容易。

圖3 帶有邏輯的漢字驗(yàn)證碼

3 根據(jù)用戶行為分析增加行為邏輯控制

3.1 用戶行為分析概念

用戶行為分析，是指在獲得網(wǎng)站訪問量基本數(shù)據(jù)的情況下，對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，從中發(fā)現(xiàn)用戶訪問網(wǎng)站的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站邏輯中可能存在的問題，為修正或重新制定網(wǎng)站邏輯策略提供依據(jù)。

3.1.1 防范短時(shí)間提交大量訂票請求

通過對用戶正常購票的日志分析，發(fā)現(xiàn)會(huì)有一些請求經(jīng)常地調(diào)用異步驗(yàn)證碼的有效性。因?yàn)轵?yàn)證碼自動(dòng)識(shí)別程序識(shí)別是有一定概率的，所以搶票插件就會(huì)不斷地重試去調(diào)用驗(yàn)證驗(yàn)證碼有效性的接口。當(dāng)服務(wù)器驗(yàn)證通過后，搶票插件就會(huì)自動(dòng)提交訂票請求。由于請求是通過計(jì)算機(jī)多線程自動(dòng)提交的，所以可以在短時(shí)間內(nèi)提交大量有效的訂票請求。對于此類問題，作者建議可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制。

（1）由于普通人看到驗(yàn)證碼后到輸入驗(yàn)證碼，這個(gè)過程至少需要 2 s～3 s的時(shí)間，所以提交驗(yàn)證碼認(rèn)證必須延遲 3 s，否則直接返回非法操作。（2）驗(yàn)證碼請求后，下一次獲得必須等待 2 s，否則直接返回“請刷新”的圖片。（3）在識(shí)別度不是太低的情況下，一個(gè)人連續(xù)輸錯(cuò)3次驗(yàn)證碼情況幾乎不存在。所以在連續(xù)輸入失敗超過 3 次，直接封停 10 min，請用戶等待 10 min 后再重新操作。（4）去掉異步驗(yàn)證驗(yàn)證碼有效性這個(gè)接口，因?yàn)樵谔峤挥唵蔚臅r(shí)候是要驗(yàn)證有效性的，該接口只是為了給用戶提前顯示驗(yàn)證碼的對錯(cuò)，屬于重復(fù)驗(yàn)證。但這個(gè)接口卻會(huì)被搶票插件所利用，這樣搶票插件就可以在提交訂單之前重試出驗(yàn)證碼的對錯(cuò)。（5）由于 CDN 是不能緩存驗(yàn)證碼的，所以搶票插件可以通過不斷地調(diào)用這個(gè)接口來測試不同節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器的響應(yīng)速度。搶票插件就可以通過響應(yīng)速度最快的服務(wù)器進(jìn)行訂票，提高訂票的成功率。

3.1.2 防范購票操作過快

12306 網(wǎng)站的正常購票流程如圖 4 所示。

圖4 12306網(wǎng)站購票流程

假定用戶已經(jīng)登陸了網(wǎng)站，首先要輸入發(fā)到站和車次、點(diǎn)擊查詢、查到車次后點(diǎn)擊預(yù)訂、選擇乘車人、輸入驗(yàn)證碼、最后是提交訂票請求。通過日志統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)每一步的平均需要的時(shí)間，網(wǎng)站在收到一次訂票請求后，可以與前一次客戶端與服務(wù)器交互的時(shí)間進(jìn)行對比，如果時(shí)間小于普通用戶操作的平均需要時(shí)間，那么就可以認(rèn)為該次請求是由搶票插件發(fā)起的，可以直接返回非法操作，或者要求其再次重新輸入一個(gè)新生成的驗(yàn)證碼，驗(yàn)證通過后才可以繼續(xù)訂票。

3.1.3 防范查詢余票過于頻繁

當(dāng) 12306 網(wǎng)站定點(diǎn)放票時(shí)，搶票軟件搶到的車票畢竟是有限的。如果在定點(diǎn)放票時(shí)沒有搶到車票，搶票插件會(huì)按照一定的時(shí)間間隔去頻繁查詢網(wǎng)站余票，相當(dāng)于對網(wǎng)站的余票進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于會(huì)有旅客不定時(shí)地退訂車票，搶票軟件如果刷到車票就會(huì)立即發(fā)起訂票請求，以便能“撿漏”到零散的車票。

對于此類問題，如果一名普通用戶手工刷新網(wǎng)站的余票，5 s鐘查詢一次是比較合理的請求。但如果是搶票軟件就可以在短時(shí)間內(nèi)發(fā)起大量的查詢請求，比如 1 s 查詢 5 次，對于這種頻率的查詢請求，就可以認(rèn)定為不合理的查詢請求。如果服務(wù)器發(fā)現(xiàn)2次查詢請求間隔時(shí)間小于 5 s，那么第 2 次查詢請求就可以直接返回一個(gè)空的結(jié)果集。這樣就可以有效地避免搶票軟件短時(shí)間內(nèi)頻繁刷新的問題了。

3.2 通過業(yè)務(wù)邏輯限制搶票行為

新版本的 12306 采用了通過公安系統(tǒng)對身份證的真實(shí)性進(jìn)行驗(yàn)證。但依然存在非法占票的可能，例如：收集一些真實(shí)的身份信息，如果新添加的乘車人之前在 12306 網(wǎng)站購買過車票，那么就可以通過有效性驗(yàn)證。如果該乘車人之前沒有在 12306 網(wǎng)站買過火車票，那么就會(huì)通過公安系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。

可以有效地避免利用虛假的身份信息進(jìn)行非法囤票，但該方式仍然存在囤票的可能，假如有 20個(gè)賬戶，每個(gè)賬戶 30個(gè)常用聯(lián)系人，常用聯(lián)系人都是實(shí)名驗(yàn)證通過的，那么一次性就可以囤積 600 張火車票，對于熱門車次來說 600 張已經(jīng)占了比較大的比例。所以還需要配合驗(yàn)證碼和用戶行為分析才能從根本上解決這個(gè)問題。

4 提高手機(jī)端應(yīng)用購票的安全性

12306 也推出了手機(jī)端的應(yīng)用程序，手機(jī)應(yīng)用程序通過調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)器封裝好的接口進(jìn)行正常的購票業(yè)務(wù)邏輯。因?yàn)榻涌谑侵苯娱_放的，所以就需要對調(diào)用接口的客戶端進(jìn)行授權(quán)驗(yàn)證，只有通過授權(quán)的手機(jī)應(yīng)用程序才能調(diào)用遠(yuǎn)程接口。

（1）要防止手機(jī)軟件被抓包，例如：可以借鑒支付寶錢包手機(jī)應(yīng)用程序，當(dāng)發(fā)現(xiàn)手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中使用了代理連接，那么當(dāng)用戶使用軟件的時(shí)候就直接提示手機(jī)網(wǎng)絡(luò)有代理，請去掉代理后再使用本程序。這樣就能防止類似 fiddler等工具進(jìn)行抓包。如果應(yīng)用不會(huì)被抓包，那么就基本不可能模擬出有效的訂票請求。

（2）使用 HTTPS 通信方式進(jìn)行手機(jī)應(yīng)用和服務(wù)器端的通信，因?yàn)?HTTPS如果沒有密鑰是無法進(jìn)行解析的，可以從通信角度提高手機(jī)應(yīng)用的安全性。

（3）可以對手機(jī)應(yīng)用程序的代碼進(jìn)行混淆，混淆后的代碼即使被反編譯了，對于破解的人來說也是非常難讀懂的，或者說是基本不可能讀懂。

5 結(jié)束語

結(jié)合上述內(nèi)容，總結(jié)了以下幾點(diǎn)防范搶票插件的原則：

（1）完全禁止搶票插件的存在是幾乎不可能的，但只要搶票插件的行為符合 12306 網(wǎng)站的購票規(guī)則，那么就可以允許此類的搶票插件存在。不管是搶票插件還是人工操作都是建立在一個(gè)購票公平的原則上。（2）單一的防范措施是無法禁止惡意搶票行為的，并且每種防范措施都有其局限性，只有將驗(yàn)證碼技術(shù)，用戶行為分析技術(shù)相結(jié)合，配合使用才能有效地制止惡意搶票行為。（3）保證信息安全是一個(gè)持續(xù)的、相對的過程，也許某種防范錯(cuò)誤在當(dāng)前有效，但不代表會(huì)一直長期有效，因?yàn)樾畔踩旧砭褪且粋€(gè)博弈的過程。所以只有不斷地發(fā)掘和實(shí)踐最前沿的技術(shù)才能在防范搶票的過程中占主導(dǎo)地位。

[1] 文曉陽 ,高 能 ,夏魯寧 ,荊繼武．高效的驗(yàn)證碼識(shí)別技術(shù)與驗(yàn)證碼分類思想 [J]．計(jì)算機(jī)工程，2009（8）.

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責(zé)任編輯 徐侃春

How to prevent malicious rob ticket plug to 12306 website

WANG Xuefeng1, WANG Mingzhe2, ZHU Jianjun2, ZHU Jie3
( 1.Beijing Jingwei Information Technology Co Ltd, Beijing 100081, China; 2. Institute of Computing Technologies, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China; 3. Internal School, Beijing University of Post and Telecommunication, Beijing 100876, China )

One-day ticket quantity at the railway 12306 website was broken through 5 millions during the Spring Festival. The 12306 website could be able to meet a large quantity of ticketing demands during the Spring Festival. Because the ticket to plug-in was becoming more prevalent, around the ticket fairness pulled many topics. This article analyzed the verif i cation code identif i cation, user behavior analysis, mobile phone application security, expounded how to prevent malicious rob ticket plug behavior, given some specif i c solutions.

verif i cation code identif i cation; behavior analysis; mobile phone application security

U293.22∶TP39

： A

1005-8451（2015）03-0026-03

2014-09-28

王雪峰，工程師；王明哲，副研究員。