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今天是春運(yùn)的第一天，大家都搶到票了嗎？有多少打工人是定時(shí)搶票，不停地刷新網(wǎng)頁，最后仍然不得不花大價(jià)錢買“搶票加速包”才買到票的？
這兩天關(guān)于“12306 已申請(qǐng)防止自動(dòng)搶票專利”的新聞沖上熱搜，引發(fā)廣大網(wǎng)友的關(guān)注。
那么，為什么有了軟件加持，就真的能買到緊缺的車票呢？如何才能防止自動(dòng)搶票呢？今天從技術(shù)的角度來聊聊。
網(wǎng)上購票時(shí)，到底發(fā)生了什么？
在 12306 上買火車票，和在淘寶、京東這些電商網(wǎng)站上買東西，基本的流程是相似的，大概可以分成登錄、查詢、選擇、確認(rèn)、支付這樣幾個(gè)步驟。
登錄是購票的前提，它會(huì)驗(yàn)證使用者的身份是否是自己聲稱的身份，涉及個(gè)人信息的確認(rèn)。
其原理也很簡單：用戶輸入自己的用戶名和登錄密碼，購票系統(tǒng)在自己的用戶數(shù)據(jù)庫中查詢，看看用戶名和密碼是否正確。如果正確的話，就認(rèn)為用戶身份可信。
在這一階段，風(fēng)險(xiǎn)在于用戶身份可能被仿冒。仿冒者可能會(huì)大量嘗試不同的密碼，或者使用其他網(wǎng)站泄露的密碼，來仿冒真正的用戶身份。
而通用的解決方案是雙管齊下：當(dāng)用戶連續(xù)幾次輸錯(cuò)密碼，就在一段時(shí)間內(nèi)禁止登錄；以及在用戶輸入密碼后，再經(jīng)過一個(gè)驗(yàn)證步驟，來讓用戶拖拽拼圖，或者在一系列圖片中找到符合要求的圖片。
過去的 12306 曾因?yàn)轵?yàn)證難度過高而為人詬病——在早期，12306 的第一次驗(yàn)證通過比例只有可憐的 8%。當(dāng)然，在經(jīng)過多年持續(xù)改進(jìn)后，這一問題已經(jīng)被解決得差不多了。
確認(rèn)了用戶身份后，接下來就是一路坦途。用戶先根據(jù)自己的出發(fā)地和到達(dá)地查詢余票情況，然后選擇自己想要的車次；然后選擇乘車人和座位信息，確認(rèn)選擇正確后，支付票款。
這個(gè)過程，其實(shí)和用戶把身份證遞給火車站售票處的工作人員、由工作人員代為選票的過程是一樣的，只不過實(shí)現(xiàn)了完全自助而已。
有余票時(shí)，這個(gè)過程當(dāng)然沒有問題，大家按照先來后到的順序逐一購票就好。但若是余票不足，而大家又都想買到票，那么就不免有人想要上一些技術(shù)手段了。
為什么技術(shù)手段可能可以搶到票？
購票時(shí)的技術(shù)手段，就是自動(dòng)化搶票。自動(dòng)化搶票的基本思路，是讓計(jì)算機(jī)模擬人的行為。
個(gè)人使用：若是開發(fā)一個(gè)僅僅自己使用的自動(dòng)化搶票程序，還是比較簡單的。先用自己的個(gè)人信息登錄，人工通過身份驗(yàn)證，然后以較高的頻率持續(xù)查詢想要的車次，當(dāng)查詢返回的數(shù)據(jù)表示有余票時(shí)，馬上下訂單。
此時(shí)的關(guān)鍵，在于分析返回的查詢結(jié)果。而這也不難，畢竟查詢結(jié)果是返回的一串文字，從中提取信息比較容易。這就像是站在售票處窗口，過兩分鐘就問一次有沒有票一樣，反正 12306 的服務(wù)器是機(jī)器而不是售票處工作人員，只要計(jì)算能力允許就能做到有問必答，不會(huì)覺得這樣問來問去很煩。
多人使用：而若是要為許多人搶票，就會(huì)麻煩一些。幫助用戶登錄和通過驗(yàn)證比較麻煩，畢竟讓計(jì)算機(jī)像人那樣識(shí)別圖形、通過驗(yàn)證過程還是有些難度的——驗(yàn)證碼發(fā)明出來，就是為了讓計(jì)算機(jī)難以冒充人。
不過既然是技術(shù)問題，那往往也就會(huì)有技術(shù)解決方案。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展，攻破圖形驗(yàn)證碼并不是難以做到的事情，只是拉高了技術(shù)門檻而已。
所以自動(dòng)化搶票的過程，就像是一群人堵在售票處窗口，過幾秒鐘就有人過來問一遍有沒有票，直到買到票或者過了售票時(shí)間才罷休。
自動(dòng)化搶票會(huì)帶來幾個(gè)后果：對(duì)那些規(guī)規(guī)矩矩排隊(duì)買票的用戶不公平；浪費(fèi)了 12306 服務(wù)器的計(jì)算資源，可能降低 12306 用戶的購票體驗(yàn)；以及降低了所有用戶的幸福感——沒有買到票的用戶自然不高興，而加了錢搶到票的用戶也未必開心。
所以當(dāng)然，為了防止自動(dòng)化搶票，也該有相應(yīng)的技術(shù)手段才是。
如何防止自動(dòng)化搶票？
有幾個(gè)基本思路可以提高自動(dòng)化搶票的技術(shù)難度。
1.識(shí)別來自自動(dòng)化搶票軟件的行為，找到那些自動(dòng)化搶票的機(jī)器黃牛。
具體而言，可以通過分析服務(wù)器的訪問情況，篩選出那些短時(shí)間內(nèi)頻繁查詢車票信息的機(jī)器，禁止它們訪問；而自動(dòng)化搶票軟件為了對(duì)應(yīng)這一方案，則往往會(huì)采取頻繁更換 IP 地址的方式。所以這種思路，只能作為基礎(chǔ)。
2.讓自動(dòng)化搶票軟件無法獲得有效的余票信息。
如前所述，我們向 12306 上發(fā)起的每次余票查詢，都會(huì)向用戶的瀏覽器返回一串文字，而搶票軟件會(huì)分析這串文字，獲取余票信息。如果返回的不是文字，搶票軟件要處理起來就會(huì)麻煩得多。畢竟計(jì)算機(jī)視覺和人類視覺很不一樣，人能一眼看出來的東西，計(jì)算機(jī)識(shí)別起來并不容易。
2021 年 11 月，中國鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所申請(qǐng)了一項(xiàng)名叫《一種防止自動(dòng)搶票方法及系統(tǒng)、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)》的專利，采用的就是這種思路。在這項(xiàng)專利中，研究者把查詢后的余票信息轉(zhuǎn)換成了可伸縮矢量圖像(SVG，Scalable Vector Graph)，再發(fā)送回用戶的瀏覽器上。
SVG 是一種很有意思的圖像格式。它是圖像，但卻用文字來描述圖像中的位置、顏色、線條寬度等等信息；它使用相對(duì)點(diǎn)來保存數(shù)據(jù)，因此可以縮放到任意大小而不會(huì)失真。這兩個(gè)特征，讓它既可以容易地通過程序繪制，也適合出現(xiàn)在任意大小的顯示器上。
在放自動(dòng)化搶票上，它的這兩個(gè)特征就很有用了：查詢返回的是圖片，傳統(tǒng)的自動(dòng)化搶票軟件無法從中提取出和車票信息相關(guān)的文字，自然也就無法搶票。而手動(dòng)購票的用戶，能識(shí)別出這些圖片中的車票信息，依然只需點(diǎn)擊想要的車次信息，就可以繼續(xù)購票。
在上文所述專利中，也提出了一種巧妙的驗(yàn)證方式：使用文字組合，實(shí)現(xiàn)基于文字推理的行為驗(yàn)證。就是讓用戶在購票前再通過一次行為驗(yàn)證。
具體而言，大概像是這樣：首先，隨機(jī)選擇幾個(gè)漢字，把它們轉(zhuǎn)成 SVG 圖像，再分成上下兩部分。然后，展示這些漢字的上半部分，和其中一個(gè)字的下半部分。最后，讓用戶找到正確的拼合方式，只有組成正確的漢字，才算通過驗(yàn)證。
自動(dòng)化搶票軟件要通過這種驗(yàn)證，則需要“認(rèn)字”才行，也就是說需要擁有一個(gè)字庫，以及能夠?qū)φ兆謳鞂ふ艺_的拼合方法，這無疑會(huì)增加自動(dòng)化搶票的難度。
總而言之，要防自動(dòng)化搶票，就要為購票系統(tǒng)設(shè)計(jì)一些障礙，這些障礙對(duì)于人來說不難，而對(duì)于計(jì)算機(jī)來說暫時(shí)還很難。
畢竟需求就是動(dòng)力，計(jì)算機(jī)的能力也會(huì)提升。技術(shù)會(huì)逐步升級(jí)，自動(dòng)化搶票和反自動(dòng)化搶票會(huì)是一場持續(xù)的拉鋸戰(zhàn)。
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