.NET Core 仿魔兽世界密保卡实现
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《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。
（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。
.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：
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);
}
完整代码传送门：https://go.edi.wang/fw/5d12778d
