一种图灵测试系统的设计与实现文档格式.docx

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图灵；

测试；

验证码；

Python

ABSTRACT

AstheInternetdevelopsinanexplosivewayinChinaandaroundtheworld，onlinelifehasbeenintegratedintopeople'

sdailyandworkinglife.However，networkinformationsecurityhasbecomeamajorproblem.Inordertobuildasafeandstablenetworkenvironment，thispaperdesignsandimplementstheTuringtestsystem.

Thispaperdescribestheresearchbackgroundofthesystem，relatedtechnologiesusedindevelopment，thespecificdesignframeworkandimplementationprocessofthesystem，andtheoveralldebuggingofthesystem.Themainpurposeistoletthereaderunderstandthemainstructureandframeworkofthissystem，andthissystemplaysitsduerole.Inthispaper，thelogininterface，verificationcodegenerationinterface，verificationcodeframebackgroundandverificationcodeframeofTuringtestsystemaredesignedandoptimizedindetail.Thesystem'

sprocess，implementationdiagramandrelatedcodepairsaredescribedindetail.Intermsofdatabase，thispaperusesPythonlanguageforsystemdevelopment，whichcanrealizethebasicfunctionsofTuringtestsystem.

ThedevelopedTuringtestsystemhasafriendlyinterface，simpleandfastoperation，andmeetstheneedsofallaspectsoftheuser，whichisofgreatsignificanceformaintainingnetworkinformationsecurity.

Keywords:

Turing;

test;

verificationcode;

Python

第一章绪论

1.1研究背景

计算机技术在信息科学领域中高速的发展着，并且随着时间的越来越长，计算机技术也变得越来越成熟，已经被各行各业广泛的使用。

其为各个领域都带来了巨大的便捷，融入到这些领域的骨髓中[1-3]。

目前，各个行业广泛应用了图灵测试技术，图灵测试指测试者与被测试者在隔开的情况下，通过一些装置向被测试者随意提问，进行多次测试后，如果有超过30%的测试者不能确定出被测试者是人还是机器，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有人类智能[4-6]。

图灵测试发展的过程是在一些领域用机器取代人的过程，例如智能机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理系统等。

智能机器人是一种具有感知能力、思维能力和行为能力的新一代机器人，这种机器人能够主动适应外界环境变化，并能够通过学习丰富自己的知识，提高自己的工作能力[7-8]。

本篇论文设计的图灵测试系统，一方面可以完美的实现对验证码的生成，另一方面也可以提高工作效率和准确性，同时达到信息的实时更新。

1.2图灵测试技术的国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

图灵测试对于用来衡量人工智能有着同寻常的意义，并且可以用来防范网络攻击[9]。

目前，应用最多的场景就是验证码应用，网站采用验证码技术增强安全性。

验证码是全自动区分计算机和人类的图灵测试的简称[10]。

在当前实际应用的验证码技术中，主要分为问答式验证码、语音式验证码和图片式验证码等，其中以图片式验证码最为流行[11]。

随着验证码的普及与发展，验证码是当前每一个网站不可回避的设计，最初设计的传统验证码演变出一些新的形式，较为本土化且相对较难的是汉字类型验证码，目前主要出现在国内，由于中国人的母语是汉语，且汉字的可识别率不是很高，这使得汉字被应用到验证码中，然而由于汉字的局限性，面向全球互通的互联网网站，大多数可以采用的素材还是字母和数字的验证码[12-14]。

1.2.2国外研究现状

全球通用的字母、数字验证码也是目前最为广泛使用的一种设计，相对访客而言比较人性化的简单设计之一[15]。

除此之外，利用多媒体技术展现验证码的方式也越来越多，比如图片验证就可以利用一张图片，以形象、直观的方式传递大量有用信息[16]。

目前，一些注重用户信息安全重要性的网站开始将图片信息作为验证码验证的图灵测试选材。

这种图片信息的验证码在验证环节中可以衍生出很多附加价值，如显示一个小型广告图片，验证问题就是广告中的某个产品特性或者是直观的广告语，这种基于图片信息的验证码界面，信息传导直观，同时还可能带来一些商业附加回报，也逐渐被第三方运营公司所挖掘，提供给网站使用[17-18]。

1.3论文结构

本文对图灵测试系统做了简单的描述，论文比较具体的工作内容以及图灵测试系统的功能，各方面的实现的情况也将会在接下来的各个章节中予以介绍：

第1章绪论。

绪论部分主要介绍的是课题的研究背景，并从国内外的研究现状说明了课题的可行性和必要性。

第2章关键技术的介绍。

首先分析系统在技术、操作、经济方面的可行性，然后介绍系统使用的相关技术如验证码技术及验证码种类，让读者了解系统的相关技术。

第3章主要是系统的需求分析。

包括系统的总体需求以及功能需求和非功能的需求，帮助读者了解系统的整体框架。

第4章是图灵测试系统的详细设计，包括总体的设计思想、功能模块设计、数据库设计等等，全面的向读者介绍整个系统；

第5章是系统的系统的实现与测试。

包括登录界面、验证码生成界面的实现结果以及相关功能的测试，验证系统的可行性；

第6章是结束语。

第二章关键技术介绍

2.1验证码技术

所谓验证码就是将一串随机产生的数字或符号，生成一幅图片，图片里加上一些干扰象素，由用户肉眼识别其中的字符信息，输入表单提交网站验证，验证成功后才能使用某项功能。

如图2-1是几种验证码的样式图。

图2-1验证码样式图

2.2验证码的种类

2.2.1纯数字或字母组合字符型验证码

这种验证码一般为4位，可能都是字母，也可能都是数字，随机的4位字符串，最原始的验证码，验证作用几乎为零，随着人们信息化水平的不断提高，此类验证码已经不再使用。

如图2-2所示。

图2-2纯数字验证码

2.2.2简易字符型图片验证码

目前比较常用的验证码，可能是字母或者数字，或者字母和数字的组合，验证作用比前一类好许多，但图片上的字符比较中规中矩，对于有图形图像知识基础的人来说也会被识破。

在安全性要求较高的场合下此类验证码不会被使用。

如图2-3所示。

图2-3数字字母组合验证码

2.2.3加模字符型图片验证码

此类验证码复杂度比较高，字符可以是字母、数字、汉字，甚至一些特殊符号，另外可以是随机颜色、随机字体、随机扭曲，并带有随机性的背景干扰，所生成的验证码即便是对有图像识别功底的技术人员来说要想攻破都相当困难，这种验证码在安全性要求比较高的场合中使用频繁，如QQ申诉页面、XX注册页面等等。

如图2-4所示。

图2-4随机扭曲验证码

第三章系统需求分析

需求分析是介绍我们对于一件事情是如何解决的，我们需要对这件事情进行详细的分析。

首先，我们应该清楚这件事情的的目标是什么，它主要是包括我们解决这件事情想要得到一种什么样的结果以及我们需要付出多少的努力，然后，我们需要弄清楚我们该怎样的去解决这件事情，最后，我们需要整体的对这件事情做一个完整的计划，这个计划是可以完成这个系统的。

3.1需求分析原则

在实际需求分析工作中．每一种需求分析方法部有独特的思路和表示法，基本都适用下面的需求分析的基本原则[20]。

（1）侧重表达理解问题的数据域和功能域。

对新系统程序处理的数据，其数据域包括数据流、数据内容和数据结构。

而功能域则反映它们关系的控制处理信息。

（2）需求问题应分解细化，建立问题层次结构。

可将复杂问题按具体功能、性能等分解并逐层细化、逐一分析。

（3）建立分析模型。

模型包括各种图表，是对研究对象特征的一种重要表达形式。

3.2功能性需求

众所周知，系统的功能性需求是一个非常重要的组成成分，是整个系统分析过程中的一个相对比较关键的环节。

下面介绍的几点内容是本系统的主要分析情况：

（1）登录界面：

不同人员可以登录系统；

（2）验证码框界面：

数字、字母或点击的验证码；

（3）验证码框内背景：

背景是不同的静态图案，针对破解验证码的方法生成验证码。

（4）验证码生成界面：

由人类进行识别验证码，避免机器识别。

3.3非功能性需求

3.3.1数据安全

系统用户在进行数据相关操作时（如新增、删除、修改、审核等），系统为了保证数据的安全可靠性，必须具备以下功能特点:

（1）征求询问确认操作：

特别是在删除数据的操作上要再次向用户确认，避免不小心失误操作造成的数据损失。

（2）数据准确性校验：

在填写信息时，特别重要的必填信息确保无误、无漏、合法操作等。

避免不合法数据存入数据库。

（3）重复数据的冗余性和缺省赋值性：

对于一些公用的人员基本信息数据，在是数据库设计上不应该出现数据重复保存的现象。

一些常用而且必须显示和输入的数据能够自动附带显示就不必要用户每次都填写，提高数据的缺省赋值性。

3.3.2运行状态

为了保证系统能够可靠的服务于各个行业工作。

必须做到系统能够承受长期运行、稳定操作、高效完成的系统性能需求，因此，必须满足以下要求:

（1）系统结构设计合理。

其采用了松耦合开发模式，各个模块之间不相互依赖，可满足不断更新的需求，具备了良好的系统扩展性和维护性。

（2）系统具备良好的维护性、开放性。

考虑到实际工作的需求会更新，系统也做好了这方面的准备，会提供对外开放的规范接口，以便日后进行完善系统功能。