#126 - Was ist eigentlich ein Captcha?

IT Manager Podcast (DE, german) - Aktuelle IT-Themen vorgestellt und diskutiert

Jeder kennt sie, niemand mag sie: CAPTCHAs. Vermutlich haben Sie auch des Öfteren Straßenschilder abgetippt, verzerrte und oftmals undefinierbare Ziffern wiedergegeben oder auch nur Tierbilder ausgewählt, um zu bezeugen, dass sie kein Roboter, sondern ein echter Webseitenbesucher mit Herz & Seele sind, richtig?

Der Begriff “CAPTCHA” steht für “Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart”. Frei übersetzt handelt es sich dabei also um einen „Test zur Unterscheidung zwischen Menschen und Computer“.

CAPTCHAs dienen der IT-Sicherheit und werden oft als Sicherheitsmechanismus eingesetzt, um interaktive Webseiten vor Missbrauch zu schützen und automatische Eingaben oder Abfragen von Spam- und Click-Robotern (Bots) abzuwehren. Man findet sie heutzutage nahezu in allen Bereichen, in denen es menschliche Nutzer von Bots zu unterscheiden gilt. Das betrifft beispielsweise Anmeldeformulare für E-Mail-Services, Newsletter, Communities und soziale-Netzwerke, aber auch Online-Umfragen oder Web-Services wie Suchmaschinendienste.

In der Regel handelt es sich bei CAPTCHAs meist um Challenge-Response-Tests, bei denen der Webseitenbesucher eine Aufgabe, die sogenannte Challenge, lösen und das entsprechende Ergebnis (Response) zurückschicken muss. Diese Art von Sicherheitsabfragen können menschliche Nutzer ohne weiteres bewältigen, während sie automatisierte Bots vor ein nahezu unlösbares Problem stellen.

Welche Arten von CAPTCHAs gibt es heutzutage?

Grundsätzlich lassen sich CAPTCHAS in text- und bildbasierte CAPTCHAs, Logik- und Frage-CAPTCHAs, Audio CAPTCHAs und Gamification CAPTCHAs unterteilen.

• Textbasierte CAPTCHAs: Sie ist die älteste Form der Human Verifikation. Textbasierte CAPTCHAs zeigen verzerrte Wörter, Buchstaben oder Zahlen mit zusätzlichen grafischen Elementen wie Linien, Bögen, Punkten oder Farbverläufen. Der Webseitenbesucher muss diese entziffern und ins Eingabefeld eintragen. Klassische Verfahren, die bei der Erstellung textbasierter CAPTCHAs zum Einsatz kommen, sind Gimpy, ez-Gimpy, Gimpy-r und Simard’s HIP.
  • reCAPTCHA: Eine prominente Variante des klassischen Text-CAPTCHAs bietet Google mit reCAPTCHA an. Statt zufällige Lösungswörter zu generieren, bekommen Nutzer beispielsweise Straßennamen, Hausnummern, Verkehrs- und Ortsschilder sowie Fragmente eingescannter Textabschnitte angezeigt, die sie entziffern und über die Tastatur in ein Textfeld eingeben müssen.

• Bildbasierte CAPTCHAs zeigen mehrere Bilder an und fordern den User etwa dazu auf, sämtliche Bilder mit einer Ampel zu markieren. Die Anwendung fällt leichter und die Schutzwirkung gilt als relativ hoch.

● Audio-CAPTCHAs ermöglichen auch sehbehinderten Menschen einen Zugang zu catch-geschützten Bereichen einer Webanwendung. In der Regel werden text- oder bildbasierte Prüfverfahren mit sogenannten Audio-CAPTCHAs kombiniert. Oft wird dazu eine Schaltfläche implementiert, mit der Nutzer bei Bedarf ersatzweise eine Audio-Aufnahme abrufen – zum Beispiel eine kurze Zahlenfolge, die in ein dafür vorgesehenes Eingabefeld eingetippt wird.

• Logik-CAPTCHAs zeigen beispielsweise leichte Mathematik-Aufgaben, wie „Was ist die Summe aus 3+6?“. Die Aufgabe können aber auch Bots leicht lösen. Schwieriger ist eine Aufgabe wie „Berechne 3+6 und trage die ersten zwei Buchstaben der errechneten Ziffer ins Feld ein“. Hier wäre „ne“ der richtige CAPTCHA-Code.
• Gamification CAPTCHAs, sind mehr oder weniger unterhaltsame Minispiele, bei denen der Anwender beispielsweise Puzzleteile mit der Maus an die richtige Stelle rücken muss.

Bevor wir zum Ende unseres heutigen Podcasts kommen, möchte ich noch ganz kurz auf die Frage eingehen: Gibt es alternative Lösungen zu CAPTCHAs?

Obwohl CAPTCHAs zu den weitverbreitetsten Sicherheitsabfragen zur Erkennung von maschinellen Zugriffen zählen, gibt es auch alternative Sicherheitsmechanismen.

Zu bekannten Alternativen gehören unter anderem:

• Black-Lists: Sobald Webseitenbetreiber vermehrt Spambeiträgen oder massenhafte, automatische Abfragen aus einer bestimmten Quelle verzeichnen, können sie die Black List, eine sogenannte Sperrliste nutzen, um alle Server oder IP-Adressen aufzuführen, die bei zukünftigen Abfragen blockiert werden sollen.
• Honeypots: Ein Honeypot ist ein für den Nutzer nicht sichtbares Formularfeld. Es stellt eine Falle für die Bots dar. Diese füllen in der Regel alle Formularfelder aus. Sie können nicht erkennen, dass das Honeypot-Feld für den Nutzer nicht sichtbar ist. Folglich wird es von Bots mit ausgefüllt. Der Nutzer hingegen sieht das Feld ja nicht und lässt es leer. Somit kann der übertragene Inhalt von der Webseite leicht als Spam erkannt werden.
• Content-Filter: Content-Filter bieten eine Möglichkeit, Kommentarspam auf Blogs, in Onlineshops oder Foren entgegenzuwirken. Auch diese arbeiten mit Black-Lists. Dabei definieren Webseitenbetreiber sogenannte „Hot Words“, Keywords die in erster Linie im Rahmen von Spam-Kommentaren vorkommen, um verdächtige Eingaben automatisch als computergeneriert zu identifizieren. Kommen Content-Filter zum Einsatz, steigt jedoch die Gefahr, dass auch Beiträge menschlicher Nutzer blockiert werden, sofern diese Keywords der Black-List enthalten.
• Serverseitige Filterung: Auf den meisten Webservern kommt eine Filter-Software zum Einsatz, die es ermöglicht, auffällige Interaktionen mit bestimmten Bereichen einer Website zu erkennen und so den Schaden durch Spam-Bots zu begrenzen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, CAPTCHAs können effektiv vor automatisierten und maschinell verbreiteten Spam-Nachrichten schützen. Obwohl die CAPTCHA-Technologie mit Einbußen in der Benutzerfreundlichkeit einhergeht und insbesondere Menschen mit Behinderungen oder Einschränkungen eine zusätzliche Barriere darstellt, ist sie für den Schutz einer Website oder eines Dienstes unverzichtbar.

Kontakt: Ingo Lücker, [e-mail]