CN114726595A - 一种利用时空信息认证人机身份的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及计算机技术领域和地理信息技术领域，且公开了一种利用时空信息认证人机身份的方法，所述方法首先根据POI数据建立四叉树空间索引，通过四叉树索引进行区域划分；其次根据用户的IP地址获取用户访问所在实际位置的经纬度进行四叉树分区计算；再根据预设规则和用户所在的四叉树分区信息生成图像验证码返回给客户端；用户基于自身的实际地理位置在图像验证码中点击相应位置后将点击的像素位置发送至服务器；最后服务器分析计算像素位置所在网格的位置，并与分区位置进行对比验证。本发明能够规避机器利用图像分类和文本识别技术破解验证码，有效地区分人机用户，极大降低安全风险。

Description

一种利用时空信息认证人机身份的方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域和地理信息技术领域，具体为一种利用时空信息认证人机身份的方法。
背景技术
互联网的高速发展为人类提供了极大的便利，然而网络信息威胁性也随之提高，例如论坛恶意发帖，大批量账号的非法注册，网络刷单，密码暴力破解等恶意访问风险，验证码技术通过区分用户是计算机还是人类，极大降低了网络爬虫带来的安全风险，验证码作为网络资源保护的第一道防线，已成为保护网络环境安全的重要防护手段。
基于目前的技术市面上主流的验证码主要有：文本验证码、图像验证码、语音验证码、行为验证码、动态验证码等，这些验证码生成方式具有一定程度的安全性，但仍存在被破解的风险或用户体验差等缺陷，如一些图像处理和模式识别技术也可成功破解各种文本验证码、可以通过神经网络训练识别的方式破解语音识别验证码、用户往往需要多次反复的查看动态验证码的GIF图片才能得到验证码的实际结果，现有的大多数验证码生成方式存在难以平衡网络安全和用户体验的问题，单纯地提高验证难度会导致用户使用体验骤降。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用时空信息认证人机身份的方法，具备验证码生成方式平衡网络安全和用户体验等优点，解决了大多数验证码生成方式存在难以平衡网络安全和用户体验的问题，单纯地提高验证难度会导致用户使用体验骤降的问题。
(二)技术方案
为实现上述验证码生成方式平衡网络安全和用户体验目的，本发明提供如下技术方案：一种利用时空信息认证人机身份的方法，包括以下步骤：
S1、根据服务区内POI数据建立四叉树空间索引；
S2、用户发出验证码的请求，服务器获取用户IP地址和请求时间戳，并且访问该IP地址的历史请求记录，判断该IP地址的请求在限定时间范围内请求次数是否符合阈值限制，若符合阈值限制，则执行下一步，否则拒绝该用户请求；
S3、服务器根据IP地址计算用户所在实际地理位置经纬度(lon,lat)；
S4、基于用户经纬度信息计算用户位置所在的四叉树分区i；
S5、根据分区大小和经纬度范围生成图像验证码，并返回至客户端，记录请求时间戳；
S6、用户点击选择用户人为判断所在位置在图像验证码中的位置，记录点击的像素位置和验证时间戳发送至服务器；
S7、服务器将请求时间戳和验证时间戳进行比较，若时间间隔在设定阈值内则执行空间信息验证，否则验证不通过；
S8、服务器将图像验证码划分为n×n格网，根据用户点击的像素位置计算其所在的格网,将图像格网位置与四叉树分区位置进行比较,如果一致则通过验证，服务器执行下一步；否则验证不通过返回验证失败信息。
优选的，S1中所述四叉树空间索引是通过POI级别字段筛选出的重要POI数据建立，将空间不断迭代等分为四象限直至每个象限区域至多包含一个POI点。
优选的，S5中生成图像验证码的特征在于，通过建立n×n网格区域作为验证码脚本返回的地图范围，并通过随机数随机确定分区i在n×n网格中的位置，再结合分区i的大小和经纬度范围计算出地图范围。
优选的，将图片形式的地图验证码划分为n×n网格，计算用户点击像素位置在其中的位置，与四叉树分区i在n×n网格中的位置对比，若位置一致则通过验证，否则验证失败。
优选的，利用S2中所述的频繁请求筛选和S7中所述的验证码有效期进行基于时间信息的认证的同时，利用用户的空间信息生成验证码进行基于空间信息的认证。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种利用时空信息认证人机身份的方法，具备以下有益效果：
该利用时空信息认证人机身份的方法，能够规避机器利用图像分类和文本识别技术破解验证码，有效地区分人机用户，极大降低安全风险。
附图说明
图1为本发明提出的一种利用时空信息认证人机身份的方法的验证码生成方法的流程图；
图2为本发明提出的一种利用时空信息认证人机身份的方法的具体工作流程的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种利用时空信息认证人机身份的方法的验证码生成方法，包括基于时空信息的验证码生成方法，基于时空信息的验证码生成方法包括的方法如下：
1)、基于POI点分布的地图划分方法。考虑到市区具有更多地标或参照物，用户能够更容易的分辨出自己的位置，因此采用根据服务区内的POI点分布，用四叉树索引进行区域划分的方法，将地图划分为大小不一的格网集，每个格网仅包含1个或0个POI点，保证市区等易于确定位置的地区的分区范围更小，山区等不易确定位置的地区的分区范围更大。
2)、基于用户空间信息的地图验证码生成方法。根据用户经纬度信息(lon,lat)获取其四叉树分区i；构建基本单元尺寸与分区i相同的n×n网格，将分区i随机填充某一格网，以分区i为参照补充邻近地图块，最后生成包含用户位置的地图验证码。
3)、顾及用户时间信息的验证码生效机制。记录用户发出网络请求的时间，若请求时间戳与验证时间戳的时间间隔大于2分钟，则判定验证码失效并重新生成地图验证码。
一种利用时空信息认证人机身份的方法的验证码生成方法，还包括机器难以破解且不影响用户体验的利用时空信息认证人机身份的方法，且具体包括如下：
A1、获取来自用户发送的用户验证信息。用户验证信息为该用户发出人机验证请求时的过往IP信息、时间戳信息以及最新IP信息、时间戳信息。
A2、根据用户验证信息判断用户是否需要进行人机验证。包括计算用户两次验证请求的时间间隔、计算5分钟内用户发出的验证请求的次数。
A3、根据待验证用户的IP地址信息，获取用户发出验证请求时的实时地理位置信息，并记录为经纬度(lon,lat)。
A4、作为本发明的一种优选技术方案，根据待验证用户的经纬度(lon,lat)信息和时间戳信息，生成验证时效为2分钟的地图验证码。
A5、作为本发明的一种优选技术方案，判断待验证用户在地图验证码内点击的地图格网是否与实际地图格网位置一致，若一致则通过验证，反之则验证失败。
一种利用时空信息认证人机身份的方法，包括以下步骤：
S1、根据服务区内POI数据建立四叉树空间索引；获取服务区内所有POI数据，根据level字段筛选出重要的POI；通过筛选后的POI数据建立四叉树空间索引：将空间等分为四象限，如果象限内的POI数量大于1，将该象限再次四等分，不断迭代直到每个象限区域内仅包含一个或一个以下的POI点为止。
S2、用户发出验证码的请求，用户进入验证码页面，发送获取验证码的请求，服务器获取用户IP地址和请求时间戳，并且访问该IP地址的历史请求记录，判断该IP地址的请求在限定时间范围内请求次数是否符合阈值限制，若符合阈值限制，则执行下一步，否则拒绝该用户请求；即：若其在五分钟内请求次数超过50次，拒绝用户的请求；反之执行下一步。
S3、服务器根据IP地址计算用户所在实际地理位置经纬度(lon，lat)；取北纬为正，南纬为负，东经0-360度。
S4、基于用户经纬度信息计算用户位置所在的四叉树分区i；i：(loni-left，loni-right，lati-top，lati-bottom)；建立n×n网格区域作为验证码脚本返回的地图范围，通过随机数随机确定分区i在n×n网格中的位置，并结合分区i的大小和经纬度范围计算出地图范围。具体地，假设分区在3×3网格中的第一行第二列，则地图m：(lonm-left，lonm-right，latm-top，latm-bottom)的计算方式为：
width＝loni-right-loni-left
height＝lati-top-lati-bottom
lonm-left＝loni-left-width，if loni-left＞width
lonm-left＝360-(loni-left-width)，if loni-left＜width
lonm-right＝(loni-right+width)％360
latm-top＝lati-top
latm-bottom＝lati-bottom-2×height
S5、根据分区大小和经纬度范围生成图像验证码，并返回至客户端，记录请求时间戳，等待用户根据所在位置点击图像。
S6、用户点击选择用户人为判断所在位置在图像验证码中的位置，记录点击的像素位置和验证时间戳发送至服务器，若验证时间戳与请求时间戳间隔两分钟以上，则认定验证码过期，返回验证失败，验证码过期消息。
S7、服务器将请求时间戳和验证时间戳进行比较，若时间间隔在设定阈值内则执行空间信息验证，否则验证不通过；
S8、服务器将图像验证码划分为n×n格网，根据用户点击的像素位置计算其所在的格网，将图像格网位置与四叉树分区位置进行比较，如果一致则通过验证，服务器执行下一步；否则验证不通过返回验证失败信息。
其中，S1中四叉树空间索引是通过POI级别字段筛选出的重要POI数据建立，将空间不断迭代等分为四象限直至每个象限区域至多包含一个POI点。S5中生成图像验证码的特征在于，通过建立n×n网格区域作为验证码脚本返回的地图范围，并通过随机数随机确定分区i在n×n网格中的位置，再结合分区i的大小和经纬度范围计算出地图范围。将图片形式的地图验证码划分为n×n网格，计算用户点击像素位置在其中的位置，与四叉树分区i在n×n网格中的位置对比，若位置一致则通过验证，否则验证失败。利用S2中的频繁请求筛选和S7中的验证码有效期进行基于时间信息的认证的同时，利用用户的空间信息生成验证码进行基于空间信息的认证。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种利用时空信息认证人机身份的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据服务区内POI数据建立四叉树空间索引；
S2、用户发出验证码的请求，服务器获取用户IP地址和请求时间戳，并且访问该IP地址的历史请求记录，判断该IP地址的请求在限定时间范围内请求次数是否符合阈值限制，若符合阈值限制，则执行下一步，否则拒绝该用户请求；
S3、服务器根据IP地址计算用户所在实际地理位置经纬度(lon,lat)；
S4、基于用户经纬度信息计算用户位置所在的四叉树分区i；
S5、根据分区大小和经纬度范围生成图像验证码，并返回至客户端，记录请求时间戳；
S6、用户点击选择用户人为判断所在位置在图像验证码中的位置，记录点击的像素位置和验证时间戳发送至服务器；
S7、服务器将请求时间戳和验证时间戳进行比较，若时间间隔在设定阈值内则执行空间信息验证，否则验证不通过；
S8、服务器将图像验证码划分为n×n格网，根据用户点击的像素位置计算其所在的格网,将图像格网位置与四叉树分区位置进行比较,如果一致则通过验证，服务器执行下一步；否则验证不通过返回验证失败信息。
2.根据权利要求1所述的一种利用时空信息认证人机身份的方法，其特征在于，S1中所述四叉树空间索引是通过POI级别字段筛选出的重要POI数据建立，将空间不断迭代等分为四象限直至每个象限区域至多包含一个POI点。
3.根据权利要求1所述的一种利用时空信息认证人机身份的方法，其特征在于，S5中生成图像验证码的特征在于，通过建立n×n网格区域作为验证码脚本返回的地图范围，并通过随机数随机确定分区i在n×n网格中的位置，再结合分区i的大小和经纬度范围计算出地图范围。
4.根据权利要求1所述的一种利用时空信息认证人机身份的方法，其特征在于，将图片形式的地图验证码划分为n×n网格，计算用户点击像素位置在其中的位置，与四叉树分区i在n×n网格中的位置对比，若位置一致则通过验证，否则验证失败。
5.根据权利要求1所述的一种利用时空信息认证人机身份的方法，其特征在于，利用S2中所述的频繁请求筛选和S7中所述的验证码有效期进行基于时间信息的认证的同时，利用用户的空间信息生成验证码进行基于空间信息的认证。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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