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30分钟课程：秒杀系统防刷实战（验证码 + 用户行为黑名单）

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课程目标

1. 掌握验证码生成与校验技术，拦截机器人请求。
2. 基于 Redis 实现用户行为分析，动态识别并封禁恶意用户。
3. 设计高可用的防刷策略，保障秒杀活动公平性。

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课程内容与时间分配

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0~5分钟：课程概述

业务场景与挑战

• 机器人刷单：脚本高频请求抢占库存，正常用户无法参与。
• 恶意用户：同一用户多次违规操作（如频繁点击、多账号参与）。
• 核心目标：
  • 人机识别：通过验证码区分真人用户与机器人。
  • 行为分析：实时监控用户行为，识别异常模式。

技术方案

• 验证码：图片验证码（Kaptcha）或滑动拼图验证。
• 用户行为分析：Redis 记录请求频率、IP、设备指纹。
• 黑名单机制：自动封禁异常用户（IP、UserID、设备）。

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5~10分钟：技术难点与核心问题

1. 验证码安全性
   • 如何防止验证码被OCR识别或接口绕过？
2. 实时行为统计
   • 高并发下如何高效记录用户行为（如QPS >10万）？
3. 动态封禁策略
   • 如何根据行为数据动态调整封禁规则（如5秒内10次请求封禁）？
4. 用户体验平衡
   • 如何减少对正常用户的干扰（如首次请求免验证）？

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10~25分钟：解决方案与代码实战

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1. 验证码集成（10~15分钟）

依赖配置（Spring Boot + Kaptcha）

<dependency>  <groupId>com.github.axet</groupId>  <artifactId>kaptcha</artifactId>  <version>0.0.9</version>  
</dependency>  

生成验证码接口

@RestController  
public class CaptchaController {  @Autowired  private Producer kaptchaProducer;  @GetMapping("/captcha")  public void generateCaptcha(HttpServletResponse response, HttpSession session) throws IOException {  // 生成验证码文本和图片  String text = kaptchaProducer.createText();  BufferedImage image = kaptchaProducer.createImage(text);  // 存储验证码文本到Session（或Redis）  session.setAttribute("captcha", text);  // 返回图片流  response.setContentType("image/png");  OutputStream os = response.getOutputStream();  ImageIO.write(image, "png", os);  os.flush();  }  
}  

校验验证码逻辑

public boolean verifyCaptcha(String userInput, HttpSession session) {  String captcha = (String) session.getAttribute("captcha");  return userInput != null && userInput.equalsIgnoreCase(captcha);  
}  

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2. 用户行为分析与黑名单（15~25分钟）

Redis数据结构设计

• 用户行为记录：Hash 存储用户ID/IP的请求计数和时间戳。
  • Key: behavior:user:{userId}, Field: count, lastTime
• 黑名单：Set 存储封禁的IP/UserID。
  • Key: blacklist:ip, Value: 封禁IP列表

行为统计Lua脚本（原子递增+过期时间）

-- KEYS[1]: 用户行为键（如 behavior:user:1001）  
-- ARGV[1]: 过期时间（秒）  
local count = redis.call('HINCRBY', KEYS[1], 'count', 1)  
redis.call('HSET', KEYS[1], 'lastTime', ARGV[2])  
redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[1])  
return count  

Java代码：记录行为并检查黑名单

@Service  
public class BehaviorAnalysisService {  @Autowired  private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;  private static final String BEHAVIOR_KEY_PREFIX = "behavior:user:";  private static final String BLACKLIST_KEY = "blacklist:ip";  // 记录用户行为  public long recordUserBehavior(String userId, String ip) {  String key = BEHAVIOR_KEY_PREFIX + userId;  String luaScript = "上述 Lua 脚本内容";  DefaultRedisScript<Long> script = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Long.class);  return redisTemplate.execute(script, Collections.singletonList(key), "300", String.valueOf(System.currentTimeMillis()));  }  // 检查是否在黑名单  public boolean isBlacklisted(String ip) {  return redisTemplate.opsForSet().isMember(BLACKLIST_KEY, ip);  }  // 添加黑名单  public void addToBlacklist(String ip, int expireSeconds) {  redisTemplate.opsForSet().add(BLACKLIST_KEY, ip);  redisTemplate.expire(BLACKLIST_KEY, expireSeconds, TimeUnit.SECONDS);  }  
}  

封禁策略逻辑（示例）

public void checkAndBlockUser(String userId, String ip) {  if (isBlacklisted(ip)) {  throw new RuntimeException("IP已被封禁");  }  long count = recordUserBehavior(userId, ip);  if (count > 10) { // 10秒内超过10次请求  addToBlacklist(ip, 3600); // 封禁1小时  throw new RuntimeException("请求过于频繁，已被限制");  }  
}  

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25~30分钟：练习与拓展

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练习题目

1. 动态封禁规则配置
   • 要求：从数据库读取封禁阈值（如5秒内5次），实现动态规则加载。
2. 设备指纹生成
   • 任务：根据用户浏览器指纹（UserAgent+IP）生成唯一标识，增强黑名单精度。

推荐拓展方向

1. 机器学习模型
   • 使用实时日志训练模型，自动识别异常行为模式（如Flink + TensorFlow）。
2. 多级验证策略
   • 首次请求免验证，后续触发滑块验证或短信验证码。
3. 分布式限流
   • 结合 Nginx 层限流（漏桶算法）与用户行为分析，多层防护。

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课程总结

• 验证码核心：生成与校验分离，避免接口被暴力破解。
• 行为分析关键设计：
  1. 原子计数：Lua 脚本保证高并发下的计数准确性。
  2. 动态封禁：基于阈值自动触发黑名单。
  3. 多维度标识：IP、UserID、设备指纹联合分析。
• 适用场景：秒杀、抽奖、API接口防护等高频访问场景。

课后资源

• Kaptcha 文档：GitHub - Kaptcha
• Redis 行为分析案例：Redis Pattern: Rate Limiting
• 完整代码示例：GitHub - 防刷系统Demo