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使用验证码保护网站免受垃圾信息的选择有很多，比如Google ReCaptcha和captcha.com。这两者都可以整合到ASP.NET Core应用中去。然而，如果你出于某些原因，仍然希望自己写验证码，例如你下网站需要在中国大陆使用，那么本文会教你如何在最新版的ASP.NET Core中生成和使用验证码。
我所使用的方法是在微软样例代码库 https://code.msdn.microsoft.com/How-to-make-and-use-d0d1752a 的基础之上做了一些修改，以运行于.NET Core 2.x上，并也有一些改进。
验证码是如何工作的
一个简单的验证码原理是生成一串随机字符（数字或字母），将字符串保存到Session中，同时生成一张图片用来显示在网页上。当用户提交内容到服务器的时，服务器检查用户输入的验证码是否与Session中的一致，以此判断验证码是否正确。流程如下图：
这个样例是我下一版本博客中的验证码：
在 ASP.NET Core 2.1 中实现验证码
在了解验证码工作流程之后，我们来看看如何实现。
1准备工作
首先，你需要在工程属性的Debug及Release模式里都勾选"Allow unsafe code"。
我们需要使用 System.Drawing.Imaging 命名空间里的类型，所以我们也需要安装一个NuGet包：
Install-Package System.Drawing.Common -Version 4.5.1
因为验证码依赖Session存储，所以我们也需要在ASP.NET Core中启用Session支持。在Startup.cs里加入：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// other code...
// add session support
services.AddSession(options =>
{
options.IdleTimeout = TimeSpan.FromMinutes(20);
options.Cookie.HttpOnly = true;
});
// other code...
}
还有这里：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
// other code...
// add session support
app.UseSession();
// other code...
}
注意：Session依赖Cookie才能工作，所以请确保用户首先接受GDPR cookie策略，这是ASP.NET Core 2.1默认模板里添加的。
2
生成验证码
新建一个 CaptchaResult 类用来描述验证码信息：
public class CaptchaResult
{
public string CaptchaCode { get; set; }
public byte[] CaptchaByteData { get; set; }
public string CaptchBase64Data => Convert.ToBase64String(CaptchaByteData);
public DateTime Timestamp { get; set; }
}
以及一个Captcha类来生成并验证验证码
public static class Captcha
{
const string Letters = "2346789ABCDEFGHJKLMNPRTUVWXYZ";
public static string GenerateCaptchaCode()
{
Random rand = new Random();
int maxRand = Letters.Length - 1;
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
int index = rand.Next(maxRand);
sb.Append(Letters[index]);
}
return sb.ToString();
}
public static bool ValidateCaptchaCode(string userInputCaptcha, HttpContext context)
{
var isValid = userInputCaptcha == context.Session.GetString("CaptchaCode");
context.Session.Remove("CaptchaCode");
return isValid;
}
public static CaptchaResult GenerateCaptchaImage(int width, int height, string captchaCode)
{
using (Bitmap baseMap = new Bitmap(width, height))
using (Graphics graph = Graphics.FromImage(baseMap))
{
Random rand = new Random();
graph.Clear(GetRandomLightColor());
DrawCaptchaCode();
DrawDisorderLine();
AdjustRippleEffect();
MemoryStream ms = new MemoryStream();
baseMap.Save(ms, ImageFormat.Png);
return new CaptchaResult { CaptchaCode = captchaCode, CaptchaByteData = ms.ToArray(), Timestamp = DateTime.Now };
int GetFontSize(int imageWidth, int captchCodeCount)
{
var averageSize = imageWidth / captchCodeCount;
return Convert.ToInt32(averageSize);
}
Color GetRandomDeepColor()
{
int redlow = 160, greenLow = 100, blueLow = 160;
return Color.FromArgb(rand.Next(redlow), rand.Next(greenLow), rand.Next(blueLow));
}
Color GetRandomLightColor()
{
int low = 180, high = 255;
int nRend = rand.Next(high) % (high - low) + low;
int nGreen = rand.Next(high) % (high - low) + low;
int nBlue = rand.Next(high) % (high - low) + low;
return Color.FromArgb(nRend, nGreen, nBlue);
}
void DrawCaptchaCode()
{
SolidBrush fontBrush = new SolidBrush(Color.Black);
int fontSize = GetFontSize(width, captchaCode.Length);
Font font = new Font(FontFamily.GenericSerif, fontSize, FontStyle.Bold, GraphicsUnit.Pixel);
for (int i = 0; i < captchaCode.Length; i++)
{
fontBrush.Color = GetRandomDeepColor();
int shiftPx = fontSize / 6;
float x = i * fontSize + rand.Next(-shiftPx, shiftPx) + rand.Next(-shiftPx, shiftPx);
int maxY = height - fontSize;
if (maxY < 0) maxY = 0;
float y = rand.Next(0, maxY);
graph.DrawString(captchaCode[i].ToString(), font, fontBrush, x, y);
}
}
void DrawDisorderLine()
{
Pen linePen = new Pen(new SolidBrush(Color.Black), 3);
for (int i = 0; i < rand.Next(3, 5); i++)
{
linePen.Color = GetRandomDeepColor();
Point startPoint = new Point(rand.Next(0, width), rand.Next(0, height));
Point endPoint = new Point(rand.Next(0, width), rand.Next(0, height));
graph.DrawLine(linePen, startPoint, endPoint);
//Point bezierPoint1 = new Point(rand.Next(0, width), rand.Next(0, height));
//Point bezierPoint2 = new Point(rand.Next(0, width), rand.Next(0, height));
//graph.DrawBezier(linePen, startPoint, bezierPoint1, bezierPoint2, endPoint);
}
}
void AdjustRippleEffect()
{
short nWave = 6;
int nWidth = baseMap.Width;
int nHeight = baseMap.Height;
Point[,] pt = new Point[nWidth, nHeight];
for (int x = 0; x < nWidth; ++x)
{
for (int y = 0; y < nHeight; ++y)
{
var xo = nWave * Math.Sin(2.0 * 3.1415 * y / 128.0);
var yo = nWave * Math.Cos(2.0 * 3.1415 * x / 128.0);
var newX = x + xo;
var newY = y + yo;
if (newX > 0 && newX < nWidth)
{
pt[x, y].X = (int)newX;
}
else
{
pt[x, y].X = 0;
}
if (newY > 0 && newY < nHeight)
{
pt[x, y].Y = (int)newY;
}
else
{
pt[x, y].Y = 0;
}
}
}
Bitmap bSrc = (Bitmap)baseMap.Clone();
BitmapData bitmapData = baseMap.LockBits(new Rectangle(0, 0, baseMap.Width, baseMap.Height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
BitmapData bmSrc = bSrc.LockBits(new Rectangle(0, 0, bSrc.Width, bSrc.Height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
int scanline = bitmapData.Stride;
IntPtr scan0 = bitmapData.Scan0;
IntPtr srcScan0 = bmSrc.Scan0;
unsafe
{
byte* p = (byte*)(void*)scan0;
byte* pSrc = (byte*)(void*)srcScan0;
int nOffset = bitmapData.Stride - baseMap.Width * 3;
for (int y = 0; y < nHeight; ++y)
{
for (int x = 0; x < nWidth; ++x)
{
var xOffset = pt[x, y].X;
var yOffset = pt[x, y].Y;
if (yOffset >= 0 && yOffset < nHeight && xOffset >= 0 && xOffset < nWidth)
{
if (pSrc != null)
{
p[0] = pSrc[yOffset * scanline + xOffset * 3];
p[1] = pSrc[yOffset * scanline + xOffset * 3 + 1];
p[2] = pSrc[yOffset * scanline + xOffset * 3 + 2];
}
}
p += 3;
}
p += nOffset;
}
}
baseMap.UnlockBits(bitmapData);
bSrc.UnlockBits(bmSrc);
bSrc.Dispose();
}
}
}
}
这么长的代码你竟然看完了！
有一些要指出的地方：
1
字符集并不包含全部的字母和数字，这是因为有些数字和英文字母难以区分，比如：
数字0和字母O
数字5和字母S
数字1和字母I
2
我注释掉了DrawDisorderLine()方法中的贝塞尔曲线，这是因为当验证码图片非常小的时候，贝塞尔曲线会干扰字符显示，看不清验证码。
现在，在你的MVC控制器中，创建一个Action用于返回验证码图片：
[Route("get-captcha-image")]
public IActionResult GetCaptchaImage()
{
int width = 100;
int height = 36;
var captchaCode = Captcha.GenerateCaptchaCode();
var result = Captcha.GenerateCaptchaImage(width, height, captchaCode);
HttpContext.Session.SetString("CaptchaCode", result.CaptchaCode);
Stream s = new MemoryStream(result.CaptchaByteData);
return new FileStreamResult(s, "image/png");
}
现在，尝试访问这个Action，你应该能看到像这样的验证码图片：
3
使用验证码
在你需要提交内容到服务器端的model里加入一个新的属性，叫做CaptchaCode
[Required]
[StringLength(4)]
public string CaptchaCode { get; set; }
在View中加入一个对应CaptchaCode的输入框，以及一个调用GetCaptchaImage的图片
<div class="input-group">
<div class="input-group-prepend">
<img id="img-captcha" data-src="~/get-captcha-image" />
</div>
<input type="text" class="form-control" placeholder="Captcha Code" asp-for="CaptchaCode" maxlength="4" />
<span asp-validation-for="CaptchaCode" class="text-danger"></span>
</div>
在处理用户提交数据的Action中加入检查验证码的逻辑
if (ModelState.IsValid)
{
// Validate Captcha Code
if (!Captcha.ValidateCaptchaCode(model.CaptchaCode, HttpContext))
{
// return error
}
// continue business logic
}
4
再完善一点
你可以用jQuery实现用户点击图片刷新验证码
$("#img-captcha").click(function () {
resetCaptchaImage();
});
function resetCaptchaImage() {
d = new Date();
$("#img-captcha").attr("src", "/get-captcha-image?" + d.getTime());
}
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