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📖 学员手册

代码讲解已合并到高亮预览的代码注释里

🎙️ 身份认证系统 · 声波密码门 · 学员手册

第二季：文明进化计划 · 第1课（总第九课） | 60-75 分钟 | 身份认证系统 | +220 EXP | 🎙️

你将学会	你将完成
input()	让程序接收用户现场输入
strip() / lower()	清洗口令，避免空格和大小写干扰
def 函数	把清洗、评分、判断拆成可复用模块
random.randint()	模拟 AI 声纹和人脸识别分数
role / ALLOWED_ROLES	判断身份角色有没有进入权限
and / elif	完成多条件安全判断
while / break / attempts	连续失败后自动锁定
list / dict	保存每一次门禁安全日志
turtle.write()	生成门禁状态面板

一、🎬 剧情

第八课中，我们破解了黑暗博士的文字密文。现在创世世界开始进入文明进化阶段，第一套基础设施是身份认证系统：声波密码门。它不仅要听到正确口令，还要判断声音可信度。

本课目标不是做一个打不开的演示，而是做一套包含声波密码门、人脸识别模拟和权限判断的身份认证系统。

二、核心代码速记

python

voice_text = input('请说出口令：')
clean_text = voice_text.strip().lower()
voice_score = random.randint(60, 100)
face_score = random.randint(60, 100)
role = 'engineer'

if clean_text == 'open sesame' and voice_score >= 80 and face_score >= 75 and role in ['admin', 'teacher', 'engineer']:
    door_state = 'opened'
else:
    door_state = 'denied'

记忆口诀：先输入，再清洗；函数拆模块；声纹加人脸；角色有权限；失败多了要锁门。

三、6 关挑战

输入口令：运行第1关，理解 input() 得到的是字符串。
清洗口令：运行第2关，试试 OPEN SESAME ，观察 strip/lower 的效果。
声纹 + 人脸评分：运行第3关，观察 random 生成的不同分数。
三重认证 + 权限判断：运行第4关，理解 evaluate_attempt() 如何一次返回完整判断结果。
失败锁定：运行第5关，连续输错，观察 while、break、attempts 怎样控制流程。
发布系统：运行第6关，一次输入三次测试口令，生成安全报告和门禁面板。

四、可修改参数

想改什么	改哪里
正式口令	SECRET_PHRASE
声纹通过分数	VOICE_THRESHOLD
最大失败次数	MAX_ATTEMPTS
管理员解锁码	ADMIN_CODE
临时访客口令	GUEST_PHRASE
系统拥有者	OWNER_NAME

五、加速挑战

加入白名单：只有白名单用户才能验证口令。
加入时间段：晚上 10 点后禁止访客口令开门。
加入风险等级：低风险、观察、危险、锁定。
加入开门记录：统计成功次数、失败次数和风险次数。
设计自己的 turtle 门禁面板。

六、课后作业

把身份认证系统改成你自己的版本：换口令、改声纹阈值、改人脸阈值、改授权角色、改锁定次数，截图最终安全报告。写 3 句话说明：这个程序在真实生活中可以用在哪些地方？它还缺少哪些真实安全能力？

Ctrl+/ 注释 · ▶ 运行

# 🎙️ 第二季第1课：身份认证系统 · 声波密码门
# 目标：做一套可以输入口令、判断声纹、记录日志、失败锁定的身份认证系统
import turtle
import random

# ==================== 可修改参数区 ====================
SECRET_PHRASE = 'open sesame'        # 正式口令：芝麻开门
VOICE_THRESHOLD = 80                 # 声纹通过分数
FACE_THRESHOLD = 75                  # 人脸通过分数
MAX_ATTEMPTS = 3                     # 最多失败次数
ADMIN_CODE = 'dodo unlock'           # 管理员解锁码
GUEST_PHRASE = 'visitor pass'        # 临时访客口令
OWNER_NAME = 'AI Adventure Squad'
ALLOWED_ROLES = ['admin', 'teacher', 'engineer']  # 可以进入核心区的角色

# 第6关批量测试时，如果输入框不够用，会自动使用这些示例
DEFAULT_TESTS = [
    ['open sesame', 'engineer'],
    ['wrong code', 'visitor'],
    ['OPEN SESAME', 'student']
]

try:
    RUN_LEVEL = int(input('选择关卡 1-6：'))
except:
    RUN_LEVEL = 1

# ==================== 工具函数区 ====================
def clean_phrase(text):
    # strip 去掉前后空格，lower 统一小写，方便比较
    return text.strip().lower()

def make_voice_score(clean_text):
    # 模拟声纹识别：口令越接近，基础分越高，再加入随机波动
    if clean_text == SECRET_PHRASE:
        base = random.randint(78, 98)
    elif clean_text == GUEST_PHRASE:
        base = random.randint(65, 88)
    else:
        base = random.randint(45, 79)
    return base

def make_face_score(role):
    # 模拟人脸识别：授权角色更可能拿到高分，访客和普通学员更容易低分
    if role in ALLOWED_ROLES:
        return random.randint(76, 98)
    else:
        return random.randint(45, 82)

def has_permission(role):
    # 权限判断：不是识别通过就一定能进，还要看身份角色有没有进入核心区的权限
    return role in ALLOWED_ROLES

def security_level(voice_score, face_score):
    total = min(voice_score, face_score)
    if total >= 90:
        return 'HIGH'
    elif voice_score >= VOICE_THRESHOLD and face_score >= FACE_THRESHOLD:
        return 'PASS'
    elif total >= 65:
        return 'WATCH'
    else:
        return 'RISK'

def evaluate_attempt(raw_text, role, attempts):
    clean_text = clean_phrase(raw_text)
    voice_score = make_voice_score(clean_text)
    face_score = make_face_score(role)
    phrase_ok = clean_text == SECRET_PHRASE or clean_text == GUEST_PHRASE
    voice_ok = voice_score >= VOICE_THRESHOLD
    face_ok = face_score >= FACE_THRESHOLD
    permission_ok = has_permission(role)
    admin_ok = clean_text == ADMIN_CODE

if admin_ok:
        door_state = 'admin_unlocked'
        reason = '管理员解锁，系统恢复可用'
    elif phrase_ok and voice_ok and face_ok and permission_ok:
        door_state = 'opened'
        reason = '口令、声纹、人脸、权限全部通过'
    elif attempts + 1 >= MAX_ATTEMPTS:
        door_state = 'locked'
        reason = '失败次数达到上限，系统锁定'
    else:
        door_state = 'denied'
        reason = '口令、声纹、人脸或权限没有通过'

return {
        'raw_text': raw_text,
        'clean_text': clean_text,
        'role': role,
        'score': voice_score,
        'face': face_score,
        'permission': permission_ok,
        'level': security_level(voice_score, face_score),
        'state': door_state,
        'reason': reason
    }

def draw_panel(logs):
    turtle.reset()
    turtle.speed(0)
    turtle.bgcolor('#F7FBFF')
    turtle.penup()
    turtle.hideturtle()

final_state = logs[-1]['state'] if logs else 'waiting'
    if final_state in ['opened', 'admin_unlocked']:
        color = '#22C55E'
        title = 'ACCESS GRANTED'
    elif final_state == 'locked':
        color = '#EF4444'
        title = 'SYSTEM LOCKED'
    else:
        color = '#F59E0B'
        title = 'ACCESS DENIED'

turtle.goto(-230, 160)
    turtle.color('#0F172A')
    turtle.write('Voice Gate v1.0', font=('Arial', 22, 'bold'))
    turtle.goto(-230, 125)
    turtle.color('#475569')
    turtle.write('Owner: ' + OWNER_NAME, font=('Arial', 12, 'normal'))

turtle.goto(-230, 70)
    turtle.color(color)
    turtle.write(title, font=('Arial', 22, 'bold'))

y = 25
    turtle.color('#0F172A')
    for i, item in enumerate(logs, 1):
        line = 'Try ' + str(i) + ' | voice=' + str(item['score']) + ' | face=' + str(item['face']) + ' | role=' + item['role'] + ' | state=' + item['state']
        turtle.goto(-230, y)
        turtle.write(line, font=('Arial', 12, 'normal'))
        y -= 28

turtle.goto(-230, -150)
    turtle.color('#2563EB')
    turtle.write('Tip: change SECRET_PHRASE / VOICE_THRESHOLD / MAX_ATTEMPTS to design your own gate.', font=('Arial', 11, 'normal'))
    turtle.done()

# ==================== 六关任务区 ====================
if RUN_LEVEL == 1:
    print('第1关：input 让程序听见用户')
    voice_text = input('请说出口令：')
    print('系统收到原始内容：', voice_text)
    print('说明：input 得到的一定是字符串。')

elif RUN_LEVEL == 2:
    print('第2关：清洗口令 strip + lower')
    voice_text = input('请说出口令，可以故意加空格和大小写：')
    clean_text = clean_phrase(voice_text)
    print('原始口令：', voice_text)
    print('清洗后：', clean_text)
    print('是否等于正式口令：', clean_text == SECRET_PHRASE)

elif RUN_LEVEL == 3:
    print('第3关：random 模拟声纹 + 人脸评分')
    for i in range(5):
        voice_score = random.randint(60, 100)
        face_score = random.randint(60, 100)
        print('第', i + 1, '次：声纹=', voice_score, '人脸=', face_score, '安全等级：', security_level(voice_score, face_score))
    print('说明：真实 AI 会计算声音和图像特征，本课先用随机数模拟。')

elif RUN_LEVEL == 4:
    print('第4关：口令 + 声纹 + 人脸 + 权限判断')
    voice_text = input('请说出口令：')
    role = input('请输入身份角色 admin / teacher / engineer / student / visitor：')
    result = evaluate_attempt(voice_text, clean_phrase(role), 0)
    print('清洗后口令：', result['clean_text'])
    print('身份角色：', result['role'])
    print('声纹分数：', result['score'])
    print('人脸分数：', result['face'])
    print('权限通过：', result['permission'])
    print('安全等级：', result['level'])
    print('门禁状态：', result['state'])
    print('系统原因：', result['reason'])

elif RUN_LEVEL == 5:
    print('第5关：失败次数与系统锁定')
    attempts = 0
    security_log = []
    while attempts < MAX_ATTEMPTS:
        try:
            voice_text = input('第' + str(attempts + 1) + '次尝试，请输入口令：')
            role = input('请输入身份角色：')
        except:
            voice_text = 'wrong code'
            role = 'visitor'
        result = evaluate_attempt(voice_text, clean_phrase(role), attempts)
        security_log.append(result)
        print('尝试', attempts + 1, '=>', result['state'], '| 声纹', result['score'], '| 人脸', result['face'], '| 角色', result['role'], '|', result['reason'])
        if result['state'] in ['opened', 'admin_unlocked', 'locked']:
            break
        attempts += 1
    print('安全日志：')
    for item in security_log:
        print(item)

elif RUN_LEVEL == 6:
    print('第6关：身份认证系统 v1.0 完整发布')
    print('每次输入口令和身份角色。推荐：open sesame + engineer / wrong code + visitor / OPEN SESAME + student')
    attempts = 0
    security_log = []
    for i in range(MAX_ATTEMPTS):
        try:
            voice_text = input('第' + str(i + 1) + '次口令：')
            role = input('第' + str(i + 1) + '次身份角色：')
            if voice_text.strip() == '':
                voice_text = DEFAULT_TESTS[i][0]
            if role.strip() == '':
                role = DEFAULT_TESTS[i][1]
        except:
            voice_text = DEFAULT_TESTS[i][0]
            role = DEFAULT_TESTS[i][1]

result = evaluate_attempt(voice_text, clean_phrase(role), attempts)
        security_log.append(result)
        print()
        print('--- 身份认证记录', i + 1, '---')
        print('原始输入：', result['raw_text'])
        print('清洗口令：', result['clean_text'])
        print('身份角色：', result['role'])
        print('声纹分数：', result['score'])
        print('人脸分数：', result['face'])
        print('权限通过：', result['permission'])
        print('安全等级：', result['level'])
        print('门禁状态：', result['state'])
        print('原因：', result['reason'])

if result['state'] == 'locked':
            break
        if result['state'] == 'denied':
            attempts += 1

opened_count = 0
    risk_count = 0
    for item in security_log:
        if item['state'] in ['opened', 'admin_unlocked']:
            opened_count += 1
        if item['level'] == 'RISK' or item['state'] == 'locked':
            risk_count += 1

print()
    print('=== 身份认证安全报告 ===')
    print('总尝试次数：', len(security_log))
    print('成功开门次数：', opened_count)
    print('风险记录次数：', risk_count)
    print('当前最终状态：', security_log[-1]['state'])
    print('可扩展功能：白名单、访客码、管理员码、锁定倒计时、真实摄像头识别。')
    draw_panel(security_log)

else:
    print('关卡不存在，请输入 1-6。')

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🧪 代码原型观察器

Identity Auth Prototype

实验室只展示可修改的代码变量、判断链路和运行结果；完整开门应用放在进化舱。

raw_text / 输入口令

voice_score：86face_score：82

role / 身份角色attempts / 失败次数：0

当前代码运行结果

OPENED

pass_phrase

clean_text == "open sesame"

true

pass_voice

voice_score >= 80

true

pass_face

face_score >= 75

true

pass_role

role in ALLOWED_ROLES

true

not_locked

attempts < 3

true

实验室要观察的代码逻辑

改变左侧代码里的 `VOICE_THRESHOLD`、`FACE_THRESHOLD`、`ALLOWED_ROLES`，再运行；右侧这个原型用于理解变量如何影响 `door_state`。

clean_text = "open sesame"

phrase_ok = true

voice_score = 86

face_score = 82

role = "engineer"

permission_ok = true

door_state = "opened"

textvoicefacerolestate

open sesame8682engineeropened

wrong code5880visitordenied

open sesame9189adminopened

📋 任务卡

1输入口令

用 input() 接收使用者现场输入，让程序从演示变成交互系统。

💡运行后输入 1，再输入一句口令+10 XP

2清洗口令

用 strip() 去空格、lower() 统一小写，避免用户输入格式影响判断。

💡运行后输入 2，试试空格和大小写+10 XP

3声纹 + 人脸评分

用 random.randint() 模拟 AI 对声音和人脸的可信分。

💡运行后输入 3，观察每次随机分数+10 XP

4三重认证

用 and 判断口令、声纹、人脸、权限都通过才开门。

💡运行后输入 4，再输入 open sesame 和 engineer+10 XP

5失败锁定

用 while、attempts 和 door_state 管理失败次数与锁定状态。

💡运行后输入 5，连续输入错误口令或 visitor+10 XP

6发布身份认证系统

整合 input、函数、random、权限判断、列表字典和 turtle 面板，生成身份认证报告。

💡运行后输入 6，再输入三组口令和角色+10 XP

🎁 完成全部 +30 XP

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