ASP.NET實現中文漢字驗證碼

ASP.Net實現中文漢字驗證碼
1、漢字編碼原理
  到底怎麼辦到隨機生成漢字的呢？漢字從哪裡來的呢？是不是有個後台數據表，其中存放了所需要的所有漢字，使用程序隨機取出幾個漢字組合就行了呢？使用後台數據庫先將所有漢字存起來使用時隨機取出，這也是一種辦法，但是中文漢字有這麼多，怎麼來制作呢？其實可以不使用任何後台數據庫，使用程序就能做到這一切。要知道如何生成漢字，就得先了解中文漢字的編碼原理。
  1980年，為了使每一個漢字有一個全國統一的代碼，我國頒布了第一個漢字編碼的國家標准： GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集》基本集，簡稱GB2312，這個字符集是我國中文信息處理技術的發展基礎，也是國內所有漢字系統的統一標准。到了後來又公布了國家標准GB18030-2000《信息交換用漢字編碼字符集基本集的擴充》，簡稱GB18030，編程時如果涉及到編碼和本地化的朋友應該對GB18030很熟悉。這是是我國繼GB2312-1980和GB13000-1993之後最重要的漢字編碼標准，同時也是未來我國計算機系統必須遵循的基礎性標准之一。
  目前在中文Windows操作系統中，.Net編程中默認的的代碼頁就是GB18030簡體中文。但是事實上如果生成中文漢字驗證碼只須要使用GB2312字符集就已經足夠了。字符集中除了我們平時大家都認識的漢字外，也包含了很多我們不認識平時也很少見到的漢字。如果生成中文漢字驗證碼中有很多我們不認識的漢字讓我們輸入，對於使用拼音輸入法的朋友來說可不是好事，五筆使用者還能勉強根據漢字的長相打出來，呵呵！所以對於GB2312字符集中的漢字我們也不是全都要用。
  中文漢字字符可以使用區位碼來表示，見
  
  漢字區位碼表 http://navicy2005.home4u.china.com/resource/gb2312tbl.htm
  漢字區位碼代碼表 http://navicy2005.home4u.china.com/resource/gb2312tbm.htm
  
  其實這兩個表是同一回事，只不過一個使用十六進制分區表示，一個使用區位所在的數字位置表示。 例如“好”字的十六進制區位碼是ba c3，前兩位是區域，後兩位代表位置，ba處在第26區，“好”處在此區漢字的第35位也就是c3位置，所以數字代碼就是2635。這就是GB2312漢字區位原理。根據《漢字區位碼表 》我們可以發現第15區也就是AF區以前都沒有漢字，只有少量符號，漢字都從第16區B0開始，這就是為什麼GB2312字符集都是從16區開始的。
  
  2、.Net程序處理漢字編碼原理分析
  在.Net中可以使用System.Text來處理所有語言的編碼。在System.Text命名空間中包含眾多編碼的類，可供進行操作及轉換。其中的Encoding類就是重點處理漢字編碼的類。通過在.Net文檔中查詢Encoding類的方法我們可以發現所有和文字編碼有關的都是字節數組，其中有兩個很好用的方法：
  
  
  
  Encoding.GetBytes ()方法將指定的 String 或字符數組的全部或部分內容編碼為字節數組
  Encoding.GetString ()方法將指定字節數組解碼為字符串。
  
  
  沒錯我們可以通過這兩個方法將漢字字符編碼為字節數組，同樣知道了漢字GB2312的字節數組編碼也就可以將字節數組解碼為漢字字符。通過對“好”字進行編碼為字節數組後
  
  
  
  Encoding gb=System.Text.Encoding.GetEncoding("gb2312");
  object[] bytes=gb.Encoding.GetBytes ("好")；
  
  
  發現得到了一個長度為2的字節數組bytes，使用
  
  
  
  string lowCode = System.Convert.ToString(bytes[0], 16); //取出元素1編碼內容（兩位16進制）
  string hightCode = System.Convert.ToString(bytes[1], 16);//取出元素2編碼內容（兩位16進制）
  
  
  之後發現字節數組bytes16進制變碼後內容竟然是{ba,c3}，剛好是“好”字的十六進制區位碼（見區位碼表）。
  因此我們就可以隨機生成一個長度為2的十六進制字節數組，使用GetString ()方法對其進行解碼就可以得到漢字字符了。不過對於生成中文漢字驗證碼來說，因為第15區也就是AF區以前都沒有漢字，只有少量符號，漢字都從第16區B0開始，並且從區位D7開始以後的漢字都是和很難見到的繁雜漢字，所以這些都要排出掉。所以隨機生成的漢字十六進制區位碼第1位范圍在B、C、D之間，如果第1位是D的話，第2位區位碼就不能是7以後的十六進制數。在來看看區位碼表發現每區的第一個位置和最後一個位置都是空的，沒有漢字，因此隨機生成的區位碼第3位如果是A的話，第4位就不能是0；第3位如果是F的話，第4位就不能是F。

using System;
using System.Data;
using System.Configuration;
using System.Collections;
using System.Web;
using System.Web.Security;
using System.Web.UI;
using System.Web.UI.WebControls;
using System.Web.UI.WebControls.WebParts;
using System.Web.UI.HtmlControls;
using System.Text;

public partial class CHSVerifIEr : System.Web.UI.Page
...{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    ...{
        string strKey = "";
        int _nlen = 6;
        byte[] data = this.GenerateVerifyImage(_nlen, ref strKey); //_nLen生成驗證碼的長度
        Session["Jcode"] = strKey; //用來保存驗證碼的值
        Page.Response.OutputStream.Write(data, 0, data.Length);
    }

    private string GetRandomText(int nLen)
    ...{
        //獲取GB2312編碼頁（表）
        Encoding gb = Encoding.GetEncoding("gb2312");

        //調用函數產生4個隨機中文漢字編碼
        object[] bytes = CreateRegionCode(nLen);

        //根據漢字編碼的字節數組解碼出中文漢字
        string[] strs = new string[nLen];
        string randString = "";
        for (int i = 0; i < nLen; i++)
        ...{
            strs[i] = gb.GetString((byte[])Convert.ChangeType(bytes[i],typeof(byte[])));
            randString += strs[i];
        }
        return randString;
    }

    /**//**/
    /**//* 
     * 在.Net中可以使用System.Text來處理所有語言的編碼。在System.Text命名空間中包含眾多編碼的類，可供進行操作及轉換。其中的Encoding類就是重點處理漢字編碼的類。通過在.Net文檔中查詢Encoding類的方法我們可以發現所有和文字編碼有關的都是字節數組，其中有兩個很好用的方法：  
        Encoding.GetBytes ()方法將指定的 String 或字符數組的全部或部分內容編碼為字節數組  
        Encoding.GetString ()方法將指定字節數組解碼為字符串。  

        沒錯我們可以通過這兩個方法將漢字字符編碼為字節數組，同樣知道了漢字GB2312的字節數組編碼也就可以將字節數組解碼為漢字字符。通過對“好”字進行編碼為字節數組後  

        Encoding gb=System.Text.Encoding.GetEncoding("gb2312");   
        object[] bytes=gb.Encoding.GetBytes ("好")； 
          

        發現得到了一個長度為2的字節數組bytes，使用  

        string lowCode = System.Convert.ToString(bytes[0], 16); //取出元素1編碼內容（兩位16進制）   
        string hightCode = System.Convert.ToString(bytes[1], 16);//取出元素2編碼內容（兩位16進制）   

　　之後發現字節數組bytes16進制變碼後內容竟然是{ba,c3}，剛好是“好”字的十六進制區位碼（見區位碼表）。  
　　因此我們就可以隨機生成一個長度為2的十六進制字節數組，使用GetString ()方法對其進行解碼就可以得到漢字字符了。
     不過對於生成中文漢字驗證碼來說，因為第15區也就是AF區以前都沒有漢字，只有少量符號，漢字都從第16區B0開始，
     * 並且從區位D7開始以後的漢字都是和很難見到的繁雜漢字，所以這些都要排出掉。所以隨機生成的漢字十六進制區位碼第1位范圍在B、C、D之間，
     * 如果第1位是D的話，第2位區位碼就不能是7以後的十六進制數。在來看看區位碼表發現每區的第一個位置和最後一個位置都是空的，沒有漢字
    &nbs因此隨機生成的區位碼第3位如果是A的話，第4位就不能是0；第3位如果是F的話，第4位就不能是F。
    此函數在漢字編碼范圍內隨機創建含兩個元素的十六進制字節數組，每個字節數組代表一個漢字，並將   
    四個字節數組存儲在object數組中。   
    參數：strlength，代表需要產生的漢字個數   
    */
    public static object[] CreateRegionCode(int strlength)
    ...{
        //定義一個字符串數組儲存漢字編碼的組成元素   
        string[] rBase = new String[16] ...{ "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "a", "b", "c", "d", "e", "f" };

        Random rnd = new Random();

        //定義一個object數組用來   
        object[] bytes = new object[strlength];

        /**//**/
        /**//*每循環一次產生一個含兩個元素的十六進制字節數組，並將其放入bject數組中   
     每個漢字有四個區位碼組成   
     區位碼第1位和區位碼第2位作為字節數組第一個元素   
     區位碼第3位和區位碼第4位作為字節數組第二個元素   
    */
        for (int i = 0; i < strlength; i++)
        ...{
            //區位碼第1位   
            int r1 = rnd.Next(11, 14);
            string str_r1 = rBase[r1].Trim();

            //區位碼第2位   
            rnd = new Random(r1 * unchecked((int)DateTime.Now.Ticks) + i);//更換隨機數發生器的  種子避免產生重復值   
            int r2;
            if (r1 == 13)
            ...{
                r2 = rnd.Next(0, 7);
            }
            else
            ...{
                r2 = rnd.Next(0, 16);
            }
            string str_r2 = rBase[r2].Trim();

            //區位碼第3位   
            rnd = new Random(r2 * unchecked((int)DateTime.Now.Ticks) + i);
            int r3 = rnd.Next(10, 16);
            string str_r3 = rBase[r3].Trim();

            //區位碼第4位   
            rnd = new Random(r3 * unchecked((int)DateTime.Now.Ticks) + i);
            int r4;
            if (r3 == 10)
            ...{
                r4 = rnd.Next(1, 16);
            }
            else if (r3 == 15)
            ...{
                r4 = rnd.Next(0, 15);
            }
            else
            ...{
                r4 = rnd.Next(0, 16);
            }
            string str_r4 = rBase[r4].Trim();

            //定義兩個字節變量存儲產生的隨機漢字區位碼   
            byte byte1 = Convert.ToByte(str_r1 + str_r2, 16);
            byte byte2 = Convert.ToByte(str_r3 + str_r4, 16);
            //將兩個字節變量存儲在字節數組中   
            byte[] str_r = new byte[] ...{ byte1, byte2 };

            //將產生的一個漢字的字節數組放入object數組中   
            bytes.SetValue(str_r, i);

        }

        return bytes;

    }

    /**//// <summary>
    /// 生成圖片驗證碼
    /// </summary>
    /// <param name="nLen">驗證碼的長度</param>
    /// <param name="_codes">產生驗證碼的取值</param>
    /// <param name="strKey">輸出參數，驗證碼的內容</param>
    /// <returns>圖片字節流</returns>
    private byte[] GenerateVerifyImage(int nLen, ref string strKey)
    ...{
        int nBmpWidth = 26 * nLen + 10;
        int nBmpHeight = 40;
        System.Drawing.Bitmap bmp = new System.Drawing.Bitmap(nBmpWidth, nBmpHeight);

        // 1. 生成隨機背景顏色
        int nRed, nGreen, nBlue;  // 背景的三元色
        System.Random rd = new Random((int)System.DateTime.Now.Ticks);
        nRed = rd.Next(255) % 128 + 128;
        nGreen = rd.Next(255) % 128 + 128;
        nBlue = rd.Next(255) % 128 + 128;

        // 2. 填充位圖背景
        System.Drawing.Graphics graph = System.Drawing.Graphics.FromImage(bmp);
        graph.FillRectangle(new System.Drawing.SolidBrush(System.Drawing.Color.FromArgb(nRed, nGreen, nBlue))
         , 0
         , 0
         , nBmpWidth
         , nBmpHeight);


        // 3. 繪制干擾線條，采用比背景略深一些的顏色
        int nLines = 5;
        System.Drawing.Pen pen = new System.Drawing.Pen(System.Drawing.Color.FromArgb(nRed - 17, nGreen - 17, nBlue - 17), 2);
        for (int a = 0; a < nLines; a++)
        ...{
            int x1 = rd.Next() % nBmpWidth;
            int y1 = rd.Next() % nBmpHeight;
            int x2 = rd.Next() % nBmpWidth;
            int y2 = rd.Next() % nBmpHeight;
            graph.DrawLine(pen, x1, y1, x2, y2);
        }

        // 采用的字符集，可以隨即拓展，並可以控制字符出現的幾率
        string strCode = GetRandomText(nLen);

        // 4. 循環取得字符，並繪制
        string strResult = "";
        for (int i = 0; i < nLen; i++)
        ...{
            int x = (i * 26 + rd.Next(5));
            int y = rd.Next(10) + 1;

            // 確定字體
            System.Drawing.Font font = new System.Drawing.Font("Arial",
              14 + rd.Next() % 4,
            System.Drawing.FontStyle.Bold);
            string c = strCode.Substring(i, 1);  // 獲取字符
            strResult += c.ToString();

            // 繪制字符
            graph.DrawString(c.ToString(),
                font,
                new System.Drawing.SolidBrush(System.Drawing.Color.FromArgb(nRed - 68, nGreen - 68, nBlue - 68)),   //繪制字體顏色，采用比背景與干擾線略深一些的顏色
                 x,
                 y);
        }
        // 5. 輸出字節流
        System.IO.MemoryStream bstream = new System.IO.MemoryStream();
        bmp.Save(bstream, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Jpeg);
        bmp.Dispose();
        graph.Dispose();

        strKey = strResult;
        byte[] byteReturn = bstream.ToArray();
        bstream.Close();

        return byteReturn;
    }
}

效果