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用C#生成中文漢字驗(yàn)證碼的基本原理

來源：http://www.cnblogs.com/navicy/archive/2005/05/08/150756.html

前幾天去申請(qǐng)免費(fèi)QQ號(hào)碼，突然發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)表單中的驗(yàn)證碼內(nèi)容換成了中文，這叫真叫我大跌眼鏡感到好笑，Moper上的貓兒們都大罵騰訊采用中文驗(yàn)證碼。^_^
我不得不佩服騰訊為了防止目前網(wǎng)絡(luò)上橫行的QQ號(hào)碼自動(dòng)注冊(cè)機(jī)而采取中文驗(yàn)證碼的手段。仔細(xì)想了想感覺用程序生成隨機(jī)的中文驗(yàn)證碼并不是很難，下面就來介紹一下使用C#生成隨機(jī)的中文漢字的原理。

1、漢字編碼原理
到底怎么辦到隨機(jī)生成漢字的呢？漢字從哪里來的呢？是不是有個(gè)后臺(tái)數(shù)據(jù)表，其中存放了所需要的所有漢字，使用程序隨機(jī)取出幾個(gè)漢字組合就行了呢？使用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫先將所有漢字存起來使用時(shí)隨機(jī)取出，這也是一種辦法，但是中文漢字有這么多，怎么來制作呢？其實(shí)可以不使用任何后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，使用程序就能做到這一切。要知道如何生成漢字，就得先了解中文漢字的編碼原理。
1980年，為了使每一個(gè)漢字有一個(gè)全國統(tǒng)一的代碼，我國頒布了第一個(gè)漢字編碼的國家標(biāo)準(zhǔn)： GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集》基本集，簡稱GB2312，這個(gè)字符集是我國中文信息處理技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，也是國內(nèi)所有漢字系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。到了后來又公布了國家標(biāo)準(zhǔn)GB18030-2000《信息交換用漢字編碼字符集基本集的擴(kuò)充》，簡稱GB18030，編程時(shí)如果涉及到編碼和本地化的朋友應(yīng)該對(duì)GB18030很熟悉。這是是我國繼GB2312-1980和GB13000-1993之后最重要的漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是未來我國計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須遵循的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)之一。
目前在中文WINDOWS操作系統(tǒng)中，.NET編程中默認(rèn)的的代碼頁就是GB18030簡體中文。但是事實(shí)上如果生成中文漢字驗(yàn)證碼只須要使用GB2312字符集就已經(jīng)足夠了。字符集中除了我們平時(shí)大家都認(rèn)識(shí)的漢字外，也包含了很多我們不認(rèn)識(shí)平時(shí)也很少見到的漢字。如果生成中文漢字驗(yàn)證碼中有很多我們不認(rèn)識(shí)的漢字讓我們輸入，對(duì)于使用拼音輸入法的朋友來說可不是好事，五筆使用者還能勉強(qiáng)根據(jù)漢字的長相打出來，呵呵！所以對(duì)于GB2312字符集中的漢字我們也不是全都要用。
中文漢字字符可以使用區(qū)位碼來表示，見

漢字區(qū)位碼表 http://navicy2005.home4u.china.com/resource/gb2312tbl.htm
漢字區(qū)位碼代碼表 http://navicy2005.home4u.china.com/resource/gb2312tbm.htm

其實(shí)這兩個(gè)表是同一回事，只不過一個(gè)使用十六進(jìn)制分區(qū)表示，一個(gè)使用區(qū)位所在的數(shù)字位置表示。例如"好"字的十六進(jìn)制區(qū)位碼是ba c3，前兩位是區(qū)域，后兩位代表位置，ba處在第26區(qū)，"好"處在此區(qū)漢字的第35位也就是c3位置，所以數(shù)字代碼就是2635。這就是GB2312漢字區(qū)位原理。根據(jù)《漢字區(qū)位碼表》我們可以發(fā)現(xiàn)第15區(qū)也就是AF區(qū)以前都沒有漢字，只有少量符號(hào)，漢字都從第16區(qū)B0開始，這就是為什么GB2312字符集都是從16區(qū)開始的。

2、.Net程序處理漢字編碼原理分析
在.Net中可以使用System.Text來處理所有語言的編碼。在System.Text命名空間中包含眾多編碼的類，可供進(jìn)行操作及轉(zhuǎn)換。其中的Encoding類就是重點(diǎn)處理漢字編碼的類。通過在.NET文檔中查詢Encoding類的方法我們可以發(fā)現(xiàn)所有和文字編碼有關(guān)的都是字節(jié)數(shù)組，其中有兩個(gè)很好用的方法：

Encoding.GetBytes ()方法將指定的 String 或字符數(shù)組的全部或部分內(nèi)容編碼為字節(jié)數(shù)組
Encoding.GetString ()方法將指定字節(jié)數(shù)組解碼為字符串。

沒錯(cuò)我們可以通過這兩個(gè)方法將漢字字符編碼為字節(jié)數(shù)組，同樣知道了漢字GB2312的字節(jié)數(shù)組編碼也就可以將字節(jié)數(shù)組解碼為漢字字符。通過對(duì)"好"字進(jìn)行編碼為字節(jié)數(shù)組后

Encoding gb=System.Text.Encoding.GetEncoding("gb2312");
object[] bytes=gb.Encoding.GetBytes ("好")；

發(fā)現(xiàn)得到了一個(gè)長度為2的字節(jié)數(shù)組bytes，使用

string lowCode = System.Convert.ToString(bytes[0], 16); //取出元素1編碼內(nèi)容（兩位16進(jìn)制）
string hightCode = System.Convert.ToString(bytes[1], 16);//取出元素2編碼內(nèi)容（兩位16進(jìn)制）

之后發(fā)現(xiàn)字節(jié)數(shù)組bytes16進(jìn)制變碼后內(nèi)容竟然是{ba,c3}，剛好是"好"字的十六進(jìn)制區(qū)位碼（見區(qū)位碼表）。
因此我們就可以隨機(jī)生成一個(gè)長度為2的十六進(jìn)制字節(jié)數(shù)組，使用GetString ()方法對(duì)其進(jìn)行解碼就可以得到漢字字符了。不過對(duì)于生成中文漢字驗(yàn)證碼來說，因?yàn)榈?5區(qū)也就是AF區(qū)以前都沒有漢字，只有少量符號(hào)，漢字都從第16區(qū)B0開始，并且從區(qū)位D7開始以后的漢字都是和很難見到的繁雜漢字，所以這些都要排出掉。所以隨機(jī)生成的漢字十六進(jìn)制區(qū)位碼第1位范圍在B、C、D之間，如果第1位是D的話，第2位區(qū)位碼就不能是7以后的十六進(jìn)制數(shù)。在來看看區(qū)位碼表發(fā)現(xiàn)每區(qū)的第一個(gè)位置和最后一個(gè)位置都是空的，沒有漢字，因此隨機(jī)生成的區(qū)位碼第3位如果是A的話，第4位就不能是0；第3位如果是F的話，第4位就不能是F。
好了，知道了原理，隨機(jī)生成中文漢字的程序也就出來了，以下就是生成4個(gè)隨機(jī)漢字的C#控制臺(tái)代碼：

3、程序代碼：

using System;

using System.Text;

namespace ConsoleApplication

{

class ChineseCode

　　{

public static void Main()

{

//獲取GB2312編碼頁（表）

Encoding gb=Encoding.GetEncoding("gb2312");

//調(diào)用函數(shù)產(chǎn)生4個(gè)隨機(jī)中文漢字編碼

object[] bytes=CreateRegionCode(4);

//根據(jù)漢字編碼的字節(jié)數(shù)組解碼出中文漢字

string str1=gb.GetString((byte[])Convert.ChangeType(bytes[0], typeof(byte[])));

string str2=gb.GetString((byte[])Convert.ChangeType(bytes[1], typeof(byte[])));

string str3=gb.GetString((byte[])Convert.ChangeType(bytes[2], typeof(byte[])));

string str4=gb.GetString((byte[])Convert.ChangeType(bytes[3], typeof(byte[])));

//輸出的控制臺(tái)

　　 Console.WriteLine(str1 + str2 +str3 +str4);

　　 }

/**//*

此函數(shù)在漢字編碼范圍內(nèi)隨機(jī)創(chuàng)建含兩個(gè)元素的十六進(jìn)制字節(jié)數(shù)組，每個(gè)字節(jié)數(shù)組代表一個(gè)漢字，并將

四個(gè)字節(jié)數(shù)組存儲(chǔ)在object數(shù)組中。

參數(shù)：strlength，代表需要產(chǎn)生的漢字個(gè)數(shù)

public static object[] CreateRegionCode(int strlength)

{

//定義一個(gè)字符串?dāng)?shù)組儲(chǔ)存漢字編碼的組成元素

string[] rBase=new String [16]{"0","1","2","3","4","5","6","7","8","9","a","b","c","d","e","f"};

Random rnd=new Random();

//定義一個(gè)object數(shù)組用來

object[] bytes=new object[strlength];

/**//*每循環(huán)一次產(chǎn)生一個(gè)含兩個(gè)元素的十六進(jìn)制字節(jié)數(shù)組，并將其放入bject數(shù)組中

每個(gè)漢字有四個(gè)區(qū)位碼組成

區(qū)位碼第1位和區(qū)位碼第2位作為字節(jié)數(shù)組第一個(gè)元素

區(qū)位碼第3位和區(qū)位碼第4位作為字節(jié)數(shù)組第二個(gè)元素

for(int i=0;i<strlength;i++)

{

//區(qū)位碼第1位

int r1=rnd.Next(11,14);

string str_r1=rBase[r1].Trim();

//區(qū)位碼第2位

rnd=new Random(r1*unchecked((int)DateTime.Now.Ticks)+i);//更換隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的

種子避免產(chǎn)生重復(fù)值

int r2;

if (r1==13)

{

r2=rnd.Next(0,7);

}

else

{

r2=rnd.Next(0,16);

}

string str_r2=rBase[r2].Trim();

//區(qū)位碼第3位

rnd=new Random(r2*unchecked((int)DateTime.Now.Ticks)+i);

int r3=rnd.Next(10,16);

string str_r3=rBase[r3].Trim();

//區(qū)位碼第4位

rnd=new Random(r3*unchecked((int)DateTime.Now.Ticks)+i);

int r4;

if (r3==10)

{

r4=rnd.Next(1,16);

}

else if (r3==15)

{

r4=rnd.Next(0,15);

}

else

{

r4=rnd.Next(0,16);

}

string str_r4=rBase[r4].Trim();

//定義兩個(gè)字節(jié)變量存儲(chǔ)產(chǎn)生的隨機(jī)漢字區(qū)位碼

byte byte1=Convert.ToByte(str_r1 + str_r2,16);

byte byte2=Convert.ToByte(str_r3 + str_r4,16);

//將兩個(gè)字節(jié)變量存儲(chǔ)在字節(jié)數(shù)組中

byte[] str_r=new byte[]{byte1,byte2};

//將產(chǎn)生的一個(gè)漢字的字節(jié)數(shù)組放入object數(shù)組中

bytes.SetValue(str_r,i);

}

return bytes;

}

實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)生成漢字后，就可以使用.NET GDI來繪制自己需要的驗(yàn)證碼圖形了。具體的怎樣生成驗(yàn)證碼圖片，以及改變其中字符的長和寬等效果網(wǎng)上已經(jīng)有很多相關(guān)的文章，這里由于篇幅就不再介紹了。不過有一點(diǎn)要說明的是以上代碼在中文版的Windows下才能運(yùn)行，因?yàn)樗鼛в蠫B的字符集，如果你是其他語言的操作系統(tǒng)，就需要安裝GB字符集了。

有什么問題可以到 http://www.cnblogs.com/navicy/ 發(fā)表看法。
http://navicy.126.com

posted on 2007-08-31 11:37 楊粼波閱讀(364) 評(píng)論(0) 編輯收藏引用

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