• 兽人永不为奴,而.NET必将为王
  • 发布于 2个月前
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密保卡的原理
这是一张典型的魔兽世界密保卡。序列号用于绑定游戏账号,而下面表格中的数字用于登录验证。

假设黑客已经知道了你的账号和密码,但是由于你绑定了一张密保卡。因此在登录游戏时,游戏会随机挑选其中一定数量(一般是3)个格子,要求输入对应的数字,如A1=928,C8=985,B10=640。而因为黑客没有拿到你的密保卡,因此他不知道矩阵中的数字,无法登录你的账号。即使抓取了几次你的输入,但由于每次登录账号被随机选中的单元格组合都不同,因此对于一张7X12的密保卡,黑客需要抓(对不起我数学40分这个算不出来)次,才能完全掌握你的密保卡信息。然而账号主人可以随时更换密保卡,让黑客前功尽弃。

.NET Core 实现
8年前我写过这个话题,两篇文章分别是:《C#仿魔兽世界密保卡简单实现》与《C#仿魔兽世界密保卡OOP重构版》。
但是时代变了,兽人永不为奴,而.NET必将为王。8年了,当年文章里用的ASP.NET WebForm和巫妖王一起死在了冰封王座,.NET踏上了跨平台的远征,C# 的语法也突飞猛进的发展。荣耀属于.NET Core,因此我把这盘冷饭拿出来炒一下,用现代化的手段重写当年的老代码,刷刷声望。
最终效果如下,实现生成、序列号数据、重新加载数据以及验证输入:

Cell 类
Cell用于描述矩阵卡中的单元格。对于一个Cell,它拥有行标、列标和值三个属性。我分别用RowIndex,ColIndex,Value来表示。为了方便显示,我加入了ColumnName属性,用于把列标显示为英文字母(此处稍微和官方密保卡设计不一样)。
为了约束Cell类型的使用,以上属性设计为只读,并只能从构造函数赋值。
public class Cell
{
    public int RowIndex { get; }
    public int ColIndex { get; }
    public ColumnCode ColumnName => (ColumnCode)ColIndex;
    public int Value { get; set; }

    public Cell(int rowIndex, int colIndex, int val = 0)
    {
        RowIndex = rowIndex;
        ColIndex = colIndex;
        Value = val;
    }
}
public enum ColumnCode
{
    A = 0,
    B = 1,
    C = 2,
    D = 3,
    E = 4
}

ColumnCode 可以根据自己需要拓展,目前我只写了5个值。


Card 类
Card用于描述一张密保卡。因此除了包含一堆Cell以外,还得有卡号(Id),以及行数、列数等信息。起初的Card类型长这样:
public class Card
{
    public Guid Id { get; set; }
    public int Rows { get; set; }
    public int Cols { get; set; }
    public List<Cell> Cells { get; set; }

    public Card(int rows = 5, int cols = 5)
    {
        Id = Guid.NewGuid();

        Rows = rows;
        Cols = cols;
        Cells = new List<Cell>();
    }
}
但是考虑到序列化数据时候不希望字符串有太多冗余信息,因此加入CellData属性用于简化Cells的数据表示。将Cells中的数据拼成一个以逗号分隔的字符串中。以便于持久化的时候和Card类型的属性一起包在一个Json字符串中,看起来不会太长。
[JsonIgnore]
public List<Cell> Cells { get; set; }

public string CellData
{
    get
    {
        var vals = Cells.Select(c => c.Value);
        return string.Join(',', vals);
    }
}
生成密保卡数据
首先,根据行、列数量,生成一个二位数组,使用0-100的随机值填充。值范围可以根据自己需要改。
private static int[,] GenerateRandomMatrix(int rows, int cols)
{
    var r = new Random();
    var arr = new int[rows, cols];
    for (var row = 0; row < rows; row++)
    {
        for (var col = 0; col < cols; col++)
        {
            arr[row, col] = r.Next(0, 100);
        }
    }
    return arr;
}
然后将生成的值按行、列分配给Cells属性
private void FillCellData(int[,] array)
{
    for (var row = 0; row < Rows; row++)
    {
        for (var col = 0; col < Cols; col++)
        {
            var c = new Cell(row, col, array[row, col]);
            Cells.Add(c);
        }
    }
}
在Console上打印密保卡信息也很简单,用两个循环分别控制行、列的输出即可。(当然,这只是demo意图,真实使用场景用不着console)
private static void PrintCard(Card card)
{
    Console.WriteLine("  |\tA\tB\tC\tD\tE\t");
    Console.WriteLine("----------------------------------------------");
    var i = 0;
    for (var k = 0; k < card.Rows; k++)
    {
        Console.Write(k + " |\t");
        for (var l = 0; l < card.Cols; l++)
        {
            Console.Write(card.Cells[i].Value + "\t");
            i++;
        }
        Console.WriteLine();
    }
}
加载Cells数据
除了生成数据,我们还要支持加载既有数据到Cells中。
因为之前被简化过的Cells数据是个以逗号分割的string字符串,因此我们需要把它拆成数组,并转换类型回int,然后利用之前写的FillCellData()方法填充到Cells属性里。
public Card LoadCellData(string strMatrix)
{
    var tempArrStr = strMatrix.Split(',');
    if (tempArrStr.Length != Rows * Cols)
    {
        throw new ArgumentException(
            "The number of elements in the matrix does not match the current card cell numbers.", nameof(strMatrix));
    }

    var arr = new int[Rows, Cols];

    var index = 0;
    for (var row = 0; row < Rows; row++)
    {
        for (var col = 0; col < Cols; col++)
        {
            arr[row, col] = int.Parse(tempArrStr[index]);
            index++;
        }
    }

    FillCellData(arr);
    return this;
}
随机选择与验证
同样使用Random类型,在给定的行列范围内随机选择给定数量的单元格,但不从Cells中取,因为我们无需返回单元格的值。在服务器/客户端场景下,验证始终应该放在服务器上做,不要在客户端验证值,因此不要返回值。
public IEnumerable<Cell> PickRandomCells(int howMany)
{
    var r = new Random();
    for (var i = 0; i < howMany; i++)
    {
        var randomCol = r.Next(0, Cols);
        var randomRow = r.Next(0, Rows);
        var c = new Cell(randomRow, randomCol);
        yield return c;
    }
}
由于返回的Cell信息包含了行、列,因此当用户输入值之后,我们可以与Cells中已存在的信息进行对比。
对于每一个需要验证的单元格:
在Cells中查找具有同样行列的单元格。
对比这两者的值是否相等,一旦遇到不相等直接返回false,无需再验证下一个单元格。
通常这样的操作某些语言就得写好几个循环,不仅麻烦,还容易下标搞错数组越界然后996。好在C#的LINQ一行就写完了:(换行只是代码格式)
public bool Validate(IEnumerable<Cell> cellsToValidate)
{
    return (
        from cell in cellsToValidate
        let thisCell = Cells.Find(p => p.ColIndex == cell.ColIndex
                                       && p.RowIndex == cell.RowIndex)
        select thisCell.Value == cell.Value)
        .All(matches => matches);
}

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