基于沙特书法字体的手写阿拉伯语验证码系统的安全性与可用性评估

《Scientific Reports》：Security and usability evaluation of handwritten Arabic CAPTCHA systems based on Saudi calligraphic fonts

　　

摘要

完全自动化公开图灵测试 (CAPTCHA) 是一种被广泛采用的安全机制，用于区分人类用户与自动化程序，并缓解网络攻击。鉴于阿拉伯语使用者对互联网的广泛使用，阿拉伯语 CAPTCHA 系统近年来引起了越来越多的研究关注。先前的研究表明，与其印刷版本相比，基于手写文本的 CAPTCHA 提供了增强的安全性。本研究提议开发一种基于沙特字体的阿拉伯语手写 CAPTCHA 生成器，旨在保留语言和文化身份，同时在安全性和可用性之间实现平衡的权衡。所提出的框架引入了一种针对沙特书法字体的结构化分类模型，并使用有意义和无意义的阿拉伯语单词评估其有效性。为了进一步增强对自动化攻击的鲁棒性，基于雅可比显著性图的对抗扰动技术 (JSMA) 被应用于生成的 CAPTCHA 样本。进行了广泛的实验评估，以使用基于光学字符识别 (OCR) 的攻击来评估安全抗性，并结合涉及人类参与者的可用性测试。结果表明，沙特手写书法字体可以显著提高 CAPTCHA 的鲁棒性，同时保持可接受的可用性水平。从安全角度来看，其光学字符识别 (OCR) 识别率达到 90%，人类准确率达到了 88%，平均解决时间为 9.6 秒。这些发现凸显了基于文化的阿拉伯语手写 CAPTCHA 系统作为现代网络安全应用中有效认证机制的潜力。