用.NET写“算命”程序

前言

“算命”，是一种迷信，我父亲那一辈却执迷不悟，有时深陷其中，有时为求一“上上签”，甚至不惜重金，向“天神”保佑。我曾看到过有些算命网站，可以根据人的生辰八字，来求得这个人一生的财运、桃花运，如果第一卦算得不好，还可以向“天神”“请愿”（充钱），再算一卦，直到达到好运为止。

作为一个深信唯物辩证法的人来说，这些东西当然是不信。

但仔细琢磨，发现这些东西其中需要有些科学道理。我可以将算命总结为以下“三要素”：

1. 一致性 “命中注定”，因此“算”出来的东西，不管早算还是晚算，什么时候算，结果应该都一样。
2. 无规律性 “天机不可泄露”，因此输入相近的姓名等参数，输出应该相差较远。“每个人的命运各不相同”，比如狗二和狗三，相差只有一个字，但他们的命运并不一定会几乎一样。算法应该也考虑这一点。
3. 个性化 输入参数应该尽量个性化，不要像十二生肖/十二星座那样，和性别做排列组合，只有12x2=24种结果。否则撞车的人太多，容易露馅?。因此输入参数必须个性化，最好是姓名、性别再加上生辰八字（出生时间）。
4. 可操作性 孜孜不倦的求卦者，可能会“诚心诚意”想求个“上上签”，因此在一致性的基础上，必须要加一点点“可操作性”。这个可以当作一个单独的输入参数来表示。

如果将算命当作一个函数，那它的输入无疑是姓名、其它个人信息和诚心，输出就是一个分数（0-100），可以用下图的代码表示：

int destinyScore = f(name, otherPersonalInformation, faith);

下面，我将用.NET实现这个功能。

最简单的“算命”程序

最初想法

如果只以姓名作为输入，那么这个函数可以简化为：

int destinyScore = f(name);

这可能就好办多了，如.NET中的.GetHashCode()，即可快速获取一个字符串的哈希值，这个哈希值应该是固定的（吗？），该值的取值范围是int.MinValue-int.MaxValue。因此最简单的办法，可以先可以通过对100求模，此时的取值范围是-99~99；然后再取绝对值+1即可，代码如下：

int GetForturn(string name){    return Math.Abs(name.GetHashCode() % 100) + 1;}

在.NET Framework 4.8中运行，可以算出我（周杰）的得分固定为15分。

最简单算法的缺点-.NET Core的不一致

在.NET Core中，这个算法每次重新运行，算出的结果都不同，因为.NET Core为了确保安全性，在应用程序启动时，会随机生成一个字符串哈希值种子，因此每次exe运行，哈希值都会变，文档是这么说的：

哈希代码本身不一定是稳定的。 对于单个版本的 .NET, 相同字符串的哈希代码可能跨 .net 实现、跨 .NET 版本和跨 .NET 平台 (如32位和64位) 不同。 在某些情况下, 它们甚至不同于应用程序域。 这意味着, 同一程序的两次后续运行可能返回不同的哈希代码。（源自：https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.string.gethashcode?view=netframework-4.8 ）

很显然，这不符合“一致性”，看来想简单地通过GetHashCode()快速“算命”的想法落空了，只能使用标准的哈希算法。

当然，使用如此简单的算法，客户知道了，可能也不太情愿消费更多的“诚意金”了。

哈希算法

哈希算法可以给任意长度的字符转换为一串二进制数组，也就是哈希值。.NET内置了许多不同的哈希算法可供选择：

1. 有单纯的哈希，如MD5、SHA1之类；

2. 有“加盐”的哈希，如HMACSHA、HMACSHA256等；

3. 有可指定生成长度、可多次迭代、综合性“加盐”的哈希，如Rfc2898DeriveBytes。

我们要指定一点点“天机”（加盐），但“天机不可泄露”，因此简单地MD5等单纯哈希算法排除；

我们要转化为一个整数，最大的整数类型，long/Int64，为64位，而最小的内置哈希算法，MD5，就已达128位。因此也要排除HMACSHA等“加盐”哈希。当然这些哈希值也可以手动截取部分长度，但安全性是个问号（也受强迫症影响）。

搞过ASP.NET Identity登录的都知道里面用到了Rfc2898DeriveBytes，它默认为ASP.NET Core做了10000次迭代，用多次迭代的方式（而不是引入一个新哈希算法的方式），确保了安全性。搞对称加密的时候，有时也用这个类将客户的密码转换为加密算法的密钥(key)，非常有用。

所以最终我们选择了Rfc2898DeriveBytes，该算法可以生成任意指定长度的哈希值。这个类的构造函数要求输入一个盐值和迭代次数，在这个示例中我们取一个别人不知道的值（代码中写死了，你们假装不知道，你们想用这个代码时可以改改?）。可以写出如下代码：

int GetForturn(string name){    using (var h = new Rfc2898DeriveBytes(name,         salt: new byte[8] { 44, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8},         iterations: 10086))    {        return (int)(BitConverter.ToUInt64(h.GetBytes(8), 0) % 100) + 1;    };}

我从网上自动生成了888个姓名，然后调用该函数，发现得分超过90分“上上签”标准的，只有83个，相同于十分之一，符合分布特点（详情见Github上的代码）。可见算出一卦80分以上的“上签”，已经非常不容易了。

通过以下代码，可以算出“狗二”是48分，“狗三”是96分，可见一字之差相差甚远：

GetForturn("狗二").Dump(); // 48GetForturn("狗三").Dump(); // 96

完整算法

最后，依葫芦画瓢，加上个人信息参数（生日）和“诚意金次数”，完成最后的算法：

int GetForturn(string name, DateTime birthDay, int faithCount){    using (var h = new Rfc2898DeriveBytes(name + birthDay + faithCount,        salt: new byte[8] { 44, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 },        iterations: 10086))    {        return (int)(BitConverter.ToUInt64(h.GetBytes(8), 0) % 100) + 1;    };}

然后又是“狗二”和“狗三”，加上他们的生日参数后，默认他们的得分是95分和3分：

GetForturn("狗二", new DateTime(1994, 5, 17), 0).Dump(); // 95GetForturn("狗三", new DateTime(1996, 11, 3), 0).Dump(); // 3

但狗三经过1次“诚意金”后，也求得了高达99分以上的“上上签”：

GetForturn("狗二", new DateTime(1994, 5, 17), 0).Dump(); // 98GetForturn("狗三", new DateTime(1996, 11, 3), ).Dump(); // 99

最后的话

Rfc2898DeriveBytes非常有用，本文说了Rfc2898DeriveBytes的一种使用场景，相信各位在工作当时也经常会有机会去接触它。