Wie funktionieren CAPTCHAs und warum sind sie so schwierig?

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Sie versuchen, einen Artikel zu kaufen oder sich in einem Konto anzumelden. Sie geben Ihre Anmeldeinformationen ein, aber bevor Sie fortfahren, müssen Sie beweisen, dass Sie ein Mensch sind. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Ich bin kein Roboter". Sie können ein unscharfes Bild mit verzerrten Ziffern sehen, die Sie entschlüsseln müssen. Dies sind CAPTCHAs, und obwohl sie ein Ärgernis sein können, sind sie notwendig.

Recht?

Was sind CAPTCHAs und wie funktionieren sie? Wie unterscheiden sie sich von reCAPTCHAs? Und warum sind viele von ihnen so schwierig?

Was ist CAPTCHA?

CAPTCHA steht für Completely Automated Public Turing Test, um Computer und Menschen auseinander zu halten. Sie haben ihren Namen von Alan Turing, dem genialen Kryptoanalytiker, der den Turing-Test erstellt hat. Auf diese Weise kann das Denken einer Maschine untersucht werden, um zu überprüfen, ob ihr Verhalten nicht von dem eines Menschen zu unterscheiden ist.

Bei einem Standard-Turing-Test beurteilt eine reale Person die Probanden. CAPTCHAs nicht: Sie werden im Allgemeinen von einem Computer verwaltet. Einige nennen sie den „Reverse Turing Test“, andere kennen sie als Human Interaction Proof (HIP).

CAPTCHAs wurden erstellt, um zu verhindern, dass Bots Websites spammen. Jeder kompetente Technologie-Experte kann ein Programm erstellen, das automatisch Millionen von Konten anmeldet. CAPTCHAs sollen dies verhindern.

Dies liegt daran, dass Computer Schwierigkeiten haben, verzerrten Text zu entschlüsseln - oder zumindest schwieriger als Menschen. Die meisten CAPTCHAs werden mit unterschiedlichen Farbverläufen im Hintergrund gepaart, um die Nachricht weiter zu verdecken.

Es gibt eine Debatte darüber, wer CAPTCHAs erstellt hat, obwohl der Begriff 2003 von der Carnegie Mellon University, Pittsburgh, geprägt wurde.

Das wissenschaftliche Team stellte fest, dass sie zum Sichern von E-Mails, Online-Umfragen und anderen Diensten verwendet werden könnten, für die eine Registrierung von Suchmaschinen-Bots, Würmern und Spambots sowie Wörterbuchangriffen erforderlich ist. Sie sind auch nützlich bei der Bekämpfung DDoS-Angriffe (Distributed Denial of Service) Was ist ein DDoS-Angriff? [MakeUseOf erklärt]Der Begriff DDoS pfeift vorbei, wenn Cyber-Aktivismus massenhaft den Kopf hochzieht. Diese Art von Angriffen macht aus mehreren Gründen internationale Schlagzeilen. Die Probleme, die diese DDoS-Angriffe auslösen, sind oft kontrovers oder ... Weiterlesen .

Wie funktionieren CAPTCHAs?

Text kann wirklich verdeckt sein, aber Sie können oft noch erkennen, was er bedeutet. Je verzerrter die Symbole sind, desto effektiver ist ein CAPTCHA. Das liegt daran, dass Menschen Pareidolie aufweisen, ein Phänomen, bei dem unser Gehirn versucht, die Zufälligkeit zu verstehen. Es ist dein Verstand, der versucht, Ordnung aus dem Chaos heraus zuzuweisen.

Gott, ich hasse diese verdammten Captcha-Sicherheitsdinge - ich kann die blutigen Bilder die meiste Zeit nicht sehen. Furchtbar. pic.twitter.com/T65tMeKs4U

- Jamie Sefton (@ Seffers007) 24. November 2018

Pareidolia ist der Grund, warum Sie Gesichter dort ableiten, wo sie nicht sein sollten - in Wolken, Gebäuden, Klippen, Bäumen, Getränken, Blumen und mehr.

Die bekanntesten Beispiele für diese psychologische Eigenart sind in der Regel entweder die Religion (wobei die Menschen behaupten, Jesus in ihrem Essen zu sehen) oder die Astronomie. Sie kennen Barnard 33 an seiner Umgangssprache, dem Pferdekopfnebel, aufgrund seiner pferdeartigen Eigenschaften. andere sehen ein Kaninchen, das in die Krater des Mondes geschnitzt ist.

Aus diesem Grund können Sie Wörter in CAPTCHAs auch dann erkennen, wenn sie durchgestrichen und verbogen sind. Unser Gehirn stellt Verbindungen her, die Computerprogramme normalerweise nicht herstellen können.

Warum sind CAPTCHAs so schwierig?

Luis von Ahn, ehemals Mitglied des CAPTCHA-Teams der Carnegie Mellon University, sagt, dass das Lösen eines CAPTCHA durchschnittlich neun Sekunden dauert. 92 Prozent machen es richtig. Das könnte Sie dumm machen, wenn Sie die falsche Kombination eingeben, sollte es aber nicht. Jeder ist Teil dieser verbleibenden 8 Prozent von Zeit zu Zeit.

Tatsächlich steigen die Ausfallraten von 8 Prozent auf fast 30 Prozent, wenn bei der CAPTCHA zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden wird.

Das Problem beim Ableiten von Informationen ist, dass wir das leicht ableiten können falsch Information. Ein "Ich" kann eine "1" werden. Noch schwieriger ist es, wenn das CAPTCHA nicht aus Wörtern, sondern aus zufälligen Buchstaben besteht.

Glücklicherweise wissen die Dienste, dass Menschen fehlbar sind und unscharfen Text nicht immer lesen können. Die meisten CAPTCHAs bieten Ihnen die Möglichkeit, ein neues zu generieren. Wenn Sie also Probleme haben, aktualisieren Sie es.

Captchas sind der Untergang von schrecklich, schrecklich, sehr schlimm #ux. Kann das eigentlich jemand lesen!!! pic.twitter.com/vW4E19vvCc

- Sarah Doody (@sarahdoody) 22. Februar 2015

Der Hauptgrund, warum CAPTCHAs so hart sein können, liegt in der Notwendigkeit. Mit der Entwicklung von CAPTCHAs haben sich auch Angreifer weiterentwickelt. Künstliche Intelligenz (KI) kann sogar besonders verzerrten Text mit einer geschätzten Genauigkeit von 99 Prozent lesen. CAPTCHAs mussten ihr Spiel verbessern.

Insbesondere hat Google die Technologie erheblich weiterentwickelt, aber wir werden darauf zurückkommen.

Wie besiegen Programme CAPTCHA? Sie werden mithilfe von Algorithmen geknackt, die nach bestimmten Formen suchen. Diese konvertieren normalerweise das Textfeld in Graustufen, wodurch die durch Farbartefakte verursachten Verzerrungen beseitigt werden. Sie konzentrieren sich dann auf Muster und vergleichen diese mit Standardbuchstaben und -zahlen.

Der Algorithmus nimmt effektiv fundierte Vermutungen an, wenn es um nicht identifizierte Ziffern geht.

CAPTCHAs: Was könnte möglicherweise schief gehen?

Es gibt zahlreiche Probleme mit CAPTCHAs - insbesondere für Menschen mit Behinderungen. Dies gilt insbesondere für Menschen mit schlechtem Sehvermögen oder Legasthenie.

Ja, CAPTCHAs haben sich entwickelt, um Bots effektiver zu bekämpfen und für den Menschen einfacher zu werden. In manchen Fällen. Dies geschieht auf einige wichtige Arten. Der erste ist durch Variation der Verifikation. Ein weit verbreitetes Beispiel hierfür ist das Ersetzen von Text durch Fotos.

Möglicherweise werden Ihnen Bilder in einem Raster angezeigt, und Sie müssen auf jedes Feld mit den Verkehrszeichen klicken. Dies funktioniert so gut, weil Programme unter Computer Vision leiden, d. H. Eine Schwierigkeit, den Inhalt digitaler Bilder zu verstehen.

Einige KI können unterscheiden und verstehen, was ein Foto enthält. Nachdenken über Facebooks DeepFace-Technologie Facebook-Datenschutz: 25 Dinge, die das soziale Netzwerk über Sie weißFacebook weiß überraschend viel über uns - Informationen, die wir gerne freiwillig zur Verfügung stellen. Aus diesen Informationen können Sie in eine demografische Gruppe eingeteilt, Ihre "Likes" aufgezeichnet und Beziehungen überwacht werden. Hier sind 25 Dinge, über die Facebook Bescheid weiß ... Weiterlesen , die Gesichtszüge erkennen und Profile vorschlagen können. Nichtsdestotrotz sind diese Arten von CAPTCHAs eine zusätzliche Herausforderung für Bots - eine zusätzliche Hürde für Brute-Force-Angriffe und deren Art.

Bilder eignen sich auch gut für Benutzer von Smartphones und Tablets: Es ist viel einfacher, die richtigen Quadrate auszuwählen. Das heißt, solange diese Fotos richtig geladen werden!

Eine weitere Anpassung ist Audio CAPTCHA, das den Text für diejenigen liest, die Schwierigkeiten haben, die Ziffern zu erkennen. Diese werden oft von Hintergrundgeräuschen begleitet. Dies kann für Spammer, die Spracherkennungssoftware verwenden, weitere Probleme verursachen.

sehr geehrter @ CalFTB: Dein ist ein sehr schlechtes Captcha. pic.twitter.com/wHkJUUcpZF

- Mark Frauenfelder (@Frauenfelder) 23. Juli 2019

Die andere wichtige Entwicklung von CAPTCHAs ist die Integration in Google und die Einführung von reCAPTCHAs. Und nein, sie sind nicht ganz dasselbe ...

CAPTCHA und reCAPTCHA: Was ist der Unterschied?

Die meisten CAPTCHAs, die Sie sehen, sind tatsächlich reCAPTCHAs. Letzterer macht den gleichen Job wie Ersterer, übertrifft dies jedoch, indem er auch das maschinelle Lernen fördert.

Darüber hinaus werden reCAPTCHAs zur Digitalisierung von Büchern verwendet.

Sie wurden von demselben Team der Carnegie Mellon University entwickelt, das uns den Begriff „CAPTCHA“ gab. Die Open-Source-Software zielte darauf ab, „Literatur zu erhalten, indem ein Wort entschlüsselt wird, das von Computern nicht gelesen werden kann“. Jedes Mal, wenn Sie ein in einem reCAPTCHA gefundenes Wort entschlüsseln, wird es für maschinelles Lernen verwendet. Sie helfen dem Programm, die unterschiedlichen Formen und Muster von Symbolen zu verstehen.

CAPTCHA ist eine zufällige Kombination; reCAPTCHA besteht aus gezielten Wörtern, die Bots zuvor nicht analysieren konnten.

Es wurde 2007 veröffentlicht und 2009 von Google übernommen. Viele halten Google für ein riesiges Konglomerat, dem Sie nicht vertrauen können, aber reCAPTCHAs haben viel Gutes getan. Nur zwei Jahre nach der Übernahme hatte die Technologie die Archive von Google Books und der New York Times vollständig digitalisiert. Beide sind unschätzbare Informationsspeicher.

Es ist ironisch, dass die Technologie jetzt Text effektiv verstehen kann und reCAPTCHAs überflüssig macht. Aus diesem Grund hat Google die Idee weiter vorangetrieben.

Haben Sie sich jemals gefragt, was passiert, wenn Sie auf "Ich bin kein Roboter" klicken und sofort fortfahren, ohne etwas zu entziffern? Das neue reCAPCTHA von Google analysiert Ihre Aktivitäten auf der gesamten Website und weist Ihnen dann heimlich eine Wahrscheinlichkeitsbewertung zu, um festzustellen, ob Sie ein Mensch oder ein Bot sind.

Im Wesentlichen hat sich herausgestellt, ob Ihre Interaktionen mit dem Dienst eher auf eine reale Person oder ein Programm hinweisen.

Schont den Menschen, schont die Bots?

Wenn Bots intelligenter werden, müssen auch Sicherheitssysteme voranschreiten. ReCAPTCHA ist eine solide Idee. Zur Zeit.

Aber viele stellen die Macht von Google in Frage. Künstliche Intelligenz kann menschliches Verhalten erkennen. Faktor in allen Dinge, die Google bereits über Sie weiß Fünf Dinge, die Google wahrscheinlich über Sie weiß Weiterlesen und das gibt sicherlich Anlass zur Sorge.