.NET Core 仿魔兽世界密保卡实现

《魔兽世界》的老玩家都知道,密保卡曾经被用于登录验证,以保证账号安全。今天我用.NET Core模拟了一把密保卡(也叫矩阵卡)的实现,分享给大家。

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。

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(图片来源于网络)

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。

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.NET Core 实现

关注我博客的朋友可能知道,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:

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源代码传送门:https://go.edi.wang/fw/5d12778d

Cell 类

Cell用于描述矩阵卡中的单元格。对于一个Cell,它拥有行标列标三个属性。我分别用RowIndexColIndexValue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:

  1. 在Cells中查找具有同样行列的单元格。

  2. 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);

}

完整代码传送门:https://go.edi.wang/fw/5d12778d

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