[논문 리뷰] Usability Investigation on the Localization of Text CAPTCHAs: Take Chinese Characters as a Case Study

Junnan Yu, Xuna Ma외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 12. 04.

User Authentication and Security Systems참고 문헌 21인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 전통적인 영문 알파숫자 CAPTCHA와 비교하여 중국어 한자 기반 텍스트 CAPTCHA의 사용성에 대해 인지 과정과 디자인 요소를 분석하여 조사한다. 연구 결과 중국어 CAPTCHA는 영문 CAPTCHA와 동등한 사용성을 보이며, 다른 언어에 적용 가능한 체계적인 디자인 절차와 지침을 제공한다.

ABSTRACT

Text CAPTCHA has been an effective means to protect online systems from spams and abuses caused by automatic scripts which pretend to be human beings. However, nearly all the Text CAPTCHA designs in nowadays are based on English characters, which may not be the most user-friendly option for non-English speakers. Therefore, under the background of globalization, there is an increasing interest in designing local-language CAPTCHA, which is expected to be more usable for native speakers. However, systematic studies on the usability of localized CAPTCHAs are rare, and a general procedure for the design of usable localized CAPTCHA is still unavailable. Here, we comprehensively explored the design of CAPTCHAs based on Chinese characters from a usability perspective: cognitive processes of solving alphanumeric and Chinese CAPTCHAs are analyzed, followed by a usability comparison of those two types of CAPTCHAs and the evaluation of intrinsic design factors of Chinese CAPTCHAs. It was found that Chinese CAPTCHAs could be equally usable comparing with alphanumeric ones. Meanwhile, guidelines for the design of usable Chinese CAPTCHAs were also presented. Moreover, those design practices were also summarized as a general procedure which is expected to be applicable for the design of CAPTCHAs based on other languages.

연구 동기 및 목표

• 중국어 한자 기반 CAPTCHA의 사용성과 영문 알파숫자 CAPTCHA의 사용성을 평가하는 것.
• 중국어 CAPTCHA의 사용성에 영향을 미치는 내재적 디자인 요소를 특정하는 것.
• 두 유형의 CAPTCHA를 해결하는 데 관여하는 인지 과정을 이해하는 것.
• 비영어 언어에서 사용 가능한 현지화된 CAPTCHA를 제작하기 위한 일반화 가능한 디자인 절차를 개발하는 것.
• 언어별로 특화된 CAPTCHA를 구현하고자 하는 개발자들을 위한 실용적 디자인 지침을 제공하는 것.

제안 방법

• 중국어 한자 기반 CAPTCHA와 알파숫자 CAPTCHA 간의 비교 사용성 연구를 수행한 것.
• 사용자 상호작용 관찰을 통해 두 유형의 CAPTCHA 해결에 관여하는 인지 과정을 분석한 것.
• 문자 복잡도 및 시각적 왜곡 수준과 같은 중국어 CAPTCHA의 핵심 내재적 디자인 요소를 특정하고 평가한 것.
• 성공률 및 작업 소요 시간을 포함한 사용자 성능 데이터를 수집하고 분석한 것.
• 결과를 종합하여 현지화된 CAPTCHA를 위한 체계적인 디자인 절차로 정리한 것.
• 실증적 사용성 결과와 인지 부하 고려 사항을 바탕으로 디자인 지침을 제안한 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중국어 한자 기반 CAPTCHA를 해결하는 데 관여하는 인지 과정은 알파벳 기반 CAPTCHA를 해결하는 과정과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 중국어 CAPTCHA의 사용성에 크게 영향을 미치는 내재적 디자인 요소는 무엇인가?
• RQ3 중국어 한자 기반 CAPTCHA는 기존의 알파숫자 기반 CAPTCHA와 동등한 사용성 수준을 달성할 수 있는가?
• RQ4 다른 언어에서 사용 가능한 사용성 높은 CAPTCHA를 제작하기 위해 유도할 수 있는 일반적인 디자인 원칙은 무엇인가?
• RQ5 언어별 특성은 텍스트 기반 CAPTCHA 작업에서 사용자 성능과 인식에 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• 중국어 한자 기반 CAPTCHA는 작업 완료 및 사용자 성능 측면에서 알파숫자 기반 CAPTCHA와 비교해 유사한 사용성을 보였다.
• 중국어 CAPTCHA의 인지 처리 과정은 알파벳 인식보다 더 높은 시각적 패턴 인식 요구를 수반했다.
• 문자 복잡도와 왜곡 수준과 같은 디자인 요소가 사용자 성공률과 작업 완료 시간에 뚜렷한 영향을 미쳤다.
• 문자가 과도하게 스타일화되거나 시각적으로 유사성이 높을 경우 사용자가 더 높은 오류율을 보였다.
• 보안을 훼손하지 않으면서도 사용성을 향상시키는 디자인 지침 세트를 특정했다.
• 다른 언어에 적용 가능한 잠재적 활용을 위해 검증된 현지화된 CAPTCHA를 위한 일반적인 디자인 절차를 성공적으로 도출했다.