ساخت یک کپچای ساده با Node.js
برای یک فرم ساده همیشه لازم نیست پای reCAPTCHA یا یک سرویس خارجی را وسط بکشیم. گاهی فقط میخواهیم جلوی باتهای خیلی ساده را بگیریم و کنترل همهچیز دست خودمان باشد.
در این مطلب با Node.js و Express یک کپچای کوچک میسازیم. سرور یک کد پنجکاراکتری تولید میکند، جواب را در Session نگه میدارد و تصویر PNG را به مرورگر میفرستد. PNGبودن خروجی مهم است؛ اگر SVG را مستقیم برگردانیم، متن کپچا از داخل سورس پیدا میشود و حتی نیازی به OCR نیست.
برای این نسخه چند تصمیم ساده گرفتم:
- تولید کد با ماژول امن
node:cryptoبهجایMath.random - تبدیل تصویر به PNG باینری با
sharp - چرخش جداگانه حروف و اضافهکردن خطوط مزاحم تصادفی
- حذف حروف و اعداد مشابه مثل
0،O،1وI - نگهداری پاسخ در Session، نه در HTML یا مرورگر
- اعتبار دو دقیقهای و یکبارمصرف بودن هر کپچا
- مقایسه پاسخ بدون حساسیت به بزرگی و کوچکی حروف
- تست خودکار برای پاسخ درست، پاسخ اشتباه و استفاده دوباره
این کپچا قرار نیست باتهای پیشرفته را متوقف کند. برای فرمهای کمریسک و پروژههای کوچک بد نیست، اما جای rate limit، محافظت CSRF و یک راهکار دسترسپذیر را نمیگیرد.
راهاندازی پروژه
اول پروژه و پکیجهای لازم را آماده میکنیم:
mkdir simple-node-captcha
cd simple-node-captcha
npm init -y
npm install express@5.1.0 express-session@1.18.2 sharp@0.35.4
npm install --save-dev supertest@7.1.4
بعد package.json را به این شکل تغییر میدهیم:
{
"name": "simple-node-captcha",
"version": "1.0.0",
"private": true,
"type": "module",
"scripts": {
"start": "node server.js",
"test": "node --test"
},
"dependencies": {
"express": "5.1.0",
"express-session": "1.18.2",
"sharp": "0.35.4"
},
"devDependencies": {
"supertest": "7.1.4"
}
}
ساختار پروژه هم خیلی ساده است:
simple-node-captcha/
├── public/
│ └── index.html
├── test/
│ └── server.test.js
├── package.json
└── server.js
سمت سرور
همه منطق اصلی داخل server.js قرار میگیرد:
import crypto from "node:crypto";
import path from "node:path";
import { fileURLToPath } from "node:url";
import express from "express";
import session from "express-session";
import sharp from "sharp";
const __dirname = path.dirname(fileURLToPath(import.meta.url));
const CAPTCHA_TTL_MS = 2 * 60 * 1000;
export function generateCode() {
const alphabet = "23456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZ";
return Array.from(
{ length: 5 },
() => alphabet[crypto.randomInt(0, alphabet.length)],
).join("");
}
function escapeXml(value) {
return value.replace(/[<>&'\"]/g, (character) => ({
"<": "<",
">": ">",
"&": "&",
"'": "'",
'\"': """,
})[character]);
}
export async function createCaptchaPng(code) {
const characters = [...code].map((character, index) => {
const x = 38 + index * 36;
const y = crypto.randomInt(45, 62);
const rotation = crypto.randomInt(-18, 19);
return `<text x="${x}" y="${y}" transform="rotate(${rotation} ${x} ${y})"
font-family="monospace" font-size="38" font-weight="700"
fill="#172554">${escapeXml(character)}</text>`;
}).join("");
const noise = Array.from({ length: 8 }, () => {
const x1 = crypto.randomInt(0, 221);
const y1 = crypto.randomInt(0, 81);
const x2 = crypto.randomInt(0, 221);
const y2 = crypto.randomInt(0, 81);
return `<line x1="${x1}" y1="${y1}" x2="${x2}" y2="${y2}"
stroke="#64748b" stroke-width="${crypto.randomInt(1, 3)}" opacity="0.65"/>`;
}).join("");
const source = `
<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width="220" height="80">
<rect width="220" height="80" rx="12" fill="#f1f5f9"/>
${noise}
${characters}
</svg>`;
return sharp(Buffer.from(source)).png().toBuffer();
}
export function createApp({ makeCode = generateCode } = {}) {
const app = express();
app.use(express.json());
app.use(session({
secret: process.env.SESSION_SECRET ?? "development-only-change-me",
resave: false,
saveUninitialized: false,
cookie: {
httpOnly: true,
sameSite: "lax",
secure: process.env.NODE_ENV === "production",
maxAge: CAPTCHA_TTL_MS,
},
}));
app.use(express.static(path.join(__dirname, "public")));
app.get("/captcha.png", async (request, response, next) => {
const code = makeCode();
request.session.captcha = {
code,
expiresAt: Date.now() + CAPTCHA_TTL_MS,
};
try {
const png = await createCaptchaPng(code);
response
.set("Cache-Control", "no-store, private")
.type("image/png")
.send(png);
} catch (error) {
next(error);
}
});
app.post("/verify-captcha", (request, response) => {
const savedCaptcha = request.session.captcha;
delete request.session.captcha;
const answer = String(request.body.answer ?? "").trim().toUpperCase();
const isValid = Boolean(
savedCaptcha
&& savedCaptcha.expiresAt > Date.now()
&& answer.length === savedCaptcha.code.length
&& crypto.timingSafeEqual(
Buffer.from(answer),
Buffer.from(savedCaptcha.code),
),
);
response.status(isValid ? 200 : 400).json({ ok: isValid });
});
return app;
}
if (process.argv[1] === fileURLToPath(import.meta.url)) {
const port = Number(process.env.PORT) || 3000;
createApp().listen(port, () => {
console.log(`Server is running at http://localhost:${port}`);
});
}
اینجا دو endpoint داریم. /captcha.png کد را میسازد و همراه زمان انقضا در
Session میگذارد. هر حرف کمی جابهجا و چرخانده میشود، چند خط تصادفی هم روی
تصویر میافتد و در آخر sharp خروجی را به PNG تبدیل میکند. پس چیزی که به
مرورگر میرسد یک بافر باینری است، نه متن SVG.
endpoint دوم، یعنی /verify-captcha، جواب را بررسی میکند. یک جزئیات مهم این
است که کپچا پیش از برگرداندن نتیجه از Session پاک میشود. در نتیجه هر کد فقط یک
بار قابل استفاده است؛ حتی وقتی جواب درست باشد.
مقایسه با timingSafeEqual انجام میشود. فقط قبلش باید طول دو مقدار را چک کنیم،
چون این تابع دو Buffer هماندازه میخواهد.
یک فرم ساده برای تست
حالا داخل پوشه public یک فایل index.html میسازیم:
<!doctype html>
<html lang="fa" dir="rtl">
<head>
<meta charset="utf-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
<title>کپچای ساده با Node.js</title>
<style>
body { font-family: system-ui, sans-serif; max-width: 32rem; margin: 4rem auto; padding: 1rem; }
form { display: grid; gap: 1rem; }
img { border: 1px solid #cbd5e1; border-radius: .75rem; }
input, button { font: inherit; padding: .7rem; }
</style>
</head>
<body>
<h1>فرم آزمایشی کپچا</h1>
<form id="captcha-form">
<img id="captcha-image" src="/captcha.png" alt="کد امنیتی">
<button type="button" id="refresh">ساخت کد تازه</button>
<label for="answer">کد داخل تصویر</label>
<input id="answer" name="answer" required autocomplete="off">
<button type="submit">بررسی</button>
<p id="message" role="status"></p>
</form>
<script>
const form = document.querySelector("#captcha-form");
const image = document.querySelector("#captcha-image");
const message = document.querySelector("#message");
function refreshCaptcha() {
image.src = `/captcha.png?t=${Date.now()}`;
form.answer.value = "";
}
document.querySelector("#refresh").addEventListener("click", refreshCaptcha);
form.addEventListener("submit", async (event) => {
event.preventDefault();
const response = await fetch("/verify-captcha", {
method: "POST",
headers: { "Content-Type": "application/json" },
body: JSON.stringify({ answer: form.answer.value }),
});
const result = await response.json();
message.textContent = result.ok ? "کد درست است." : "کد نادرست یا منقضی شده است.";
refreshCaptcha();
});
</script>
</body>
</html>
پارامتر t آخر آدرس فقط برای دورزدن cache مرورگر است. با هر refresh آدرس عوض
میشود و مرورگر ناچار است تصویر تازه را از سرور بگیرد. چون درخواست هممبدأ است،
کوکی Session هم خودکار همراه fetch فرستاده میشود.
اجرا
برای اجرا یک secret موقت میگذاریم و سرور را بالا میآوریم:
SESSION_SECRET="replace-this-with-a-long-random-value" npm start
حالا http://localhost:3000 را باز کنید. دکمه «ساخت کد تازه» کد قبلی را باطل
میکند و یک تصویر جدید میگیرد.
تستش کنیم
به تست دستی اکتفا نمیکنیم. فایل test/server.test.js را اضافه میکنیم تا
رفتارهای اصلی را هر بار بتوانیم بررسی کنیم:
import test from "node:test";
import assert from "node:assert/strict";
import request from "supertest";
import { createApp, generateCode } from "../server.js";
test("generated codes have five unambiguous characters", () => {
for (let index = 0; index < 100; index += 1) {
assert.match(generateCode(), /^[2-9A-HJ-NP-Z]{5}$/);
}
});
test("serves the captcha form", async () => {
const response = await request(createApp()).get("/").expect(200);
assert.match(response.headers["content-type"], /text\/html/);
assert.match(response.text, /id="captcha-form"/);
});
test("returns a binary PNG, accepts the answer, and consumes the captcha", async () => {
const agent = request.agent(createApp({ makeCode: () => "AB234" }));
const image = await agent
.get("/captcha.png")
.buffer(true)
.parse((response, callback) => {
const chunks = [];
response.on("data", (chunk) => chunks.push(chunk));
response.on("end", () => callback(null, Buffer.concat(chunks)));
})
.expect(200);
assert.match(image.headers["content-type"], /image\/png/);
assert.deepEqual(image.body.subarray(0, 8), Buffer.from([137, 80, 78, 71, 13, 10, 26, 10]));
assert.equal(image.body.includes(Buffer.from("AB234")), false);
await agent.post("/verify-captcha").send({ answer: "ab234" }).expect(200, { ok: true });
await agent.post("/verify-captcha").send({ answer: "AB234" }).expect(400, { ok: false });
});
test("rejects an incorrect answer", async () => {
const agent = request.agent(createApp({ makeCode: () => "XY789" }));
await agent.get("/captcha.png").expect(200);
await agent.post("/verify-captcha").send({ answer: "WRONG" }).expect(400, { ok: false });
});
در تست، تابع makeCode را تزریق کردهام تا کد کپچا قابل پیشبینی باشد. نسخه
واقعی همچنان تصادفی است، اما اینجا دقیقاً میدانیم چه جوابی باید پذیرفته شود.
request.agent هم کوکی Session را بین دریافت تصویر و اعتبارسنجی نگه میدارد.
یک بررسی مهم دیگر هم داریم: هشت بایت اول خروجی باید امضای PNG باشد و متن خام
AB234 نباید جایی در پاسخ پیدا شود؛ همان مشکلی که خروجی SVG داشت.
تستها را اجرا کنید:
npm test
اگر همهچیز درست باشد، هر چهار تست پاس میشوند.
قبل از استفاده در production
express-session بهصورت پیشفرض اطلاعات را در حافظه نگه میدارد. برای توسعه
اشکالی ندارد، اما در production بهتر است store را به Redis یا یک ذخیرهساز
مشترک دیگر منتقل کنید. SESSION_SECRET هم باید از environment بیاید و سایت
پشت HTTPS باشد.
برای هر دو endpoint حتماً rate limit بگذارید. PNG باینری استخراج متن را سختتر میکند، اما کپچا را شکستناپذیر نمیکند؛ OCR هنوز میتواند وارد بازی شود. از طرفی کپچای تصویری برای بعضی کاربران قابل استفاده نیست. بسته به حساسیت فرم، یک راه جایگزین مثل لینک ایمیلی، WebAuthn یا کپچای صوتی هم در نظر بگیرید.
خلاصه اینکه جواب باید سمت سرور بماند، عمر کوتاهی داشته باشد، بعد از هر تلاش باطل شود و متن خام در تصویر نهایی جا نماند. باقی جزئیات را میشود بسته به نیاز پروژه کموزیاد کرد.