反爬虫的可行性方案

雨点打透心脏的1/2处 2022-05-10 15:50 300阅读 0赞

很多网站都很痛恨爬虫，辛辛苦苦得到的数据被一个小小的爬虫给劫了。想想都难过，更多是爬虫还会带来其他想不到的麻烦，让人很头疼，就可行性的技术简单介绍一下。

1.Referer  
Referer是浏览器在页面跳转时带入的HTTP头，指示用户上一个页面的URL， 一般的网站流量上应该带有Referer头， 在一些常见的反爬策略中， 大量的不带Referer头的源IP请求会触发"要求输入验证码"策略。

2.验证码  
验证码（CAPTCHA）是一种古老而有效的方式，用来判别请求方是否是人类。从最初的简单数字验证码、到后来的中文验证码，到现代的图片验证码， 验证码是应用层最普遍，也最核心的爬虫对抗技术。 对于一些简单的数字、字母验证码， 随着近几年机器学习、神经网络的快速发展，已经近乎于无效。有人训练出基于LSTM的模型可以达到80~90%的识别正确率。 对于图片验证码， 也有灰产专门用人工打码平台来处理，所以单凭验证码很难有效处理爬虫问题， 过多的验证码也会导致正常用户的体验受到影响。

3.JS渲染(Ajax / SPA)  
 Ajax技术的迅速发展，成为重要的浏览器端技术， 也让爬虫从静态爬虫转化为动态爬虫。 从此，爬取网站的数据不再是简单的一个HTTP请求， 然后解析HTML页面就可以了。大量的网站使用ajax来构建网站前端，也使得解析数据变得越来越困难。 在网站完全不设防的状态，爬虫也不止需要解析HTML页面， 亦需要解析Ajax接口返回的数据。

4.接口加密与JS混淆  
一般Ajax接口返回的是一个JSON/XML数据格式，除了给爬虫工程师制造一点点的麻烦以外，并没有任何的反爬虫作用， 只需一点点的前端逆向能力（利用Chrome Debug工具， 找到网络请求），就可以找到ajax接口，并通过对应的库解析出数据。但是如果前端通过JS混淆、并把ajax接口通过token进行加密的话，事情就变得比较麻烦了。 这种做法的思路是， ajax接口除了正常的HTTP请求参数外，额外还要接受一个Token参数，这个token参数是前端的js脚本通过其他的参数加密出来的， 它可能是xor、md5、或者是sha256等等。参数可以是用户名、ip、cookies的sessionid、甚至是用户的操作流程（支付宝的做法）再加上前端把js的函数调用层层嵌套、隐藏、 再加上js脚本混淆，令破解者无法方便的逆向出token计算的流程， 就可以达到一定的反爬目的。

5.数据混淆  
爬虫的目的是获取到有效的数据。对于许多应用来说，获取到错误的数据往往比获取不到数据更加致命。这个思路的核心就是，当爬虫命中反爬规则之后，使用错误的数据代替正确的数据返回给爬虫， 这种方式非常隐蔽，又可以对对手造成足够的麻烦。

6.行为分析  
用户的操作轨迹与爬虫的操作轨迹是不同的。举个例子， 在电商网站上，用户可能会浏览100个或者更多相似的商品，最终选择一个进行下单。而爬虫的行为可能是浏览100000个商品，且它们之间彼此关联度很低， 最终也不会有任何购买动作。从这个维度来说，就可以判断出这个请求来源是客户还是爬虫。 结合其他的反爬手段，就可以对爬虫造成有效干扰。低级的行为分析基于规则，高级的行为分析基于机器学习。 对于用户操作比较多的网站来讲，是一种很可靠的反爬手段。

7.存储跟踪与flash Storage  
Cookies是众所周知的浏览器保持状态的一种机制。 除了Cookies，现代的浏览器还支持localStorage。以目前国内用户的使用习惯，绝大多数用户不会设置拒绝Cookies保持。所以，拒绝Cookies跟踪的客户端可以认为就是爬虫。通过Cookies，就可以跟踪用户的行为轨迹。 除此之外，如果用户使用浏览器模拟技术，一定在每次请求时会清空Cookies。 Cookies被清空之后，我们仍然有机会使用flash来继续跟踪用户。Flash确实是一个夕阳技术，但仍然保持极高的市场占用率，在PC端，在国内视频网站依然采用flash作为播放器的客户端占有比例还很高。所以，一个以PC端流量为主的网站，可以使用flash来进行用户跟踪。值得高兴的是，在flash插件中，通过Capabilities.serverString可以获取到非常多的系统信息，包括操作系统、语言、系统分辨率、DPI等等等等。这些系统信息与JS上下文、UserAgent、用户访问日志进行一起分析，就可以判断是否是伪装为爬虫的浏览器。举个例子，如果是正常的用户， 从flash、js上下文、useragent拿到的参数应该是一致的，而如果伪造过UA（不那么高明的伪造），则肯定会有纰漏。

8.navigator对象  
浏览器中的window.navigator对象保持了很多的操作系统、浏览器信息。navigator对象的信息配合Useragent、flash，可以用来判断是否是伪装浏览器。

9.浏览器指纹  
浏览器指纹技术常用于客户端跟踪及反机器人的场景。核心思路是， 不同浏览器、操作系统、以及操作系统环境，会使得canvas的同一绘图操作流程产生不同的结果。如果是相同的运行环境，同一套Canvas操作流程会产生相同的结果。 浏览器指纹的优势是不需要浏览器保持本地状态，即可跟踪浏览器。 由于国内特色的Ghost系统安装，这种方式的误杀率并不低，

10. JS引擎指纹  
这种思路是，不同的JS引擎在执行相同的JS语句时，会有不同的结果。 举个例子来说，eval.toString().length，在Safari浏览器中的结果是 37 , 在IE中是39 , 在Chrome 中的结果是33. 通过判断JS引擎的动作和UserAgent中声称的浏览器类型，可以判断是否是伪造浏览器。

11.应用层反反爬虫/BOT方案简介  
11.1.前端逆向  
前端逆向，就是利用前端所有代码、数据都是暴露给客户端的特点， 通过分析HTML、JS等源码来获取数据的技术。 常用的前端逆向工具就是Chrome Debug 工具。前端逆向分析通常用来分析那些动态渲染的网站。 如果分析透彻，可以避免使用浏览器模拟的方式来进行爬取。

11.2.浏览器模拟  
浏览器模拟指利用真实的浏览器去请求、执行页面和脚本。应用场景是爬取带有复杂JS和接口加密的网站、也被BOT用于复杂网站。常见的浏览器模拟框架有Selenium WebDriver、 PhatomJS。 Selenium 是通过浏览器的debug接口进行浏览器的远程操控API。PhantomJS是一个嵌入了浏览器内核的js渲染服务，这种技术可以用来对抗动态渲染和接口加密。所有的渲染和加密过程都由浏览器内核完成。 高级的做法是用CEF(Chrome Embedded Framework)进行二次开发。通过二次开发CEF，可以获得很强的灵活性， 比如在页面加载之前劫持JS对象、用C++代码hook native js api等等。这种技术的主要劣势是低下的性能。 与纯粹的HTTP请求代码来说， 这种方案要多吃50~500倍的CPU。 也就是说， 它的效率要下降数十倍到数百倍左右。

11.3.行为模拟  
行为模拟是指在爬虫和BOT的过程中，有意的留下Cookie，并请求一些与需要爬取数据无关的接口或者做一些动作，用来模拟一般用户的动作， 用于对抗行为分析。 在BOT场景下，这种方式也用来模拟用户的活跃度和留存率。 一般来说，行为模拟的主要依据来源于前端逆向的工作， 破解者需要确定究竟有哪些HTML元素和用户行为事件被网站所关注，并针对性的做出想要模拟的行为。 大多数情况下，爬虫的行为模拟是请求某个日志上报接口， 而一些比较特殊的网站（比如支付宝）， 用户行为数据附着在请求普通接口的参数中，并经过高度混淆。

11.4.JS Hook  
这种方式主要用来对抗js上下文的跟踪和分析。做法是，在页面加载前，通过替换JS上下文的对象，将JS上下文中的对象和方法替换掉。 例如，将window.screen对象替换， 使网站的js代码获取到替换后的屏幕分辨率。 JS Hook一般在CEF二次开发中实现，也可以通过劫持普通浏览器的流量完成js hook。

12.IP层反反爬虫技术  
12.1 .代理服务器  
对于爬虫的客户端编程来说，利用代理服务器进行源IP更改，是最简单易行的方式。 代理服务器分为HTTP代理和Socks代理两类。HTTP又分为HTTP和HTTPS代理， Socks又分为Socks4和Socks5两类。

12.2.HTTP代理  
HTTP代理是一种常见的代理服务类型。常用80、8080端口， 它的协议在RFC 7230 中定义。 对于连接到它的客户端来说，它是服务端；对于要连接的服务端来说，它是客户端。它就负责在两端之间来回传送 HTTP 报文。 根据XFF头部的添加与否， 分为普通代理和高匿代理两类。 普通代理会把请求方的源IP添加在HTTP请求头， 而高匿代理不会。对于服务端程序员来说，通过XFF头判断用户的源IP来源是一种十分 Too Young , sometimes naive 的行为，因为服务端完全没有能力判断这个XFF头是由请求方伪造的，还是由代理服务器添加的。 网上流传的一些Java代码，会首先判断XFF头，如果有则将XFF头作为源IP处理，这种方式基本没有任何反爬虫作用。

12.3.Socks代理  
SOCKS是另外一种常见的代理服务。SOCKS是"SOCKetS"的缩写\[1\]。这个协议最初由David Koblas开发，而后由NEC的Ying-Da Lee将其扩展到版本4。最新协议是版本5，与前一版本相比，增加支持UDP、验证，以及IPv6。根据OSI模型，SOCKS是会话层的协议，位于表示层与传输层之间。 也就是说，Socks通过TCP连接作为隧道进行代理。 Socks代理中，Socks5代理最为常见。