我发明的PROTO_V4协议：一个让数据“穿上迷彩服”的发明（整数传输协议）

我的PROTO_V4协议：一个让数据"穿上迷彩服"的发明

作者：董翔

写于2025年某个深夜的灵光一闪

文章目录

我的PROTO_V4协议：一个让数据"穿上迷彩服"的发明
- [🚀 缘起：为什么不直接用现成的？](#🚀 缘起：为什么不直接用现成的？)
- [🎨 设计哲学：简单但别太简单](#🎨 设计哲学：简单但别太简单)
- [🔍 协议长啥样？](#🔍 协议长啥样？)
- [🧠 核心创意：给数字"穿迷彩服"](#🧠 核心创意：给数字“穿迷彩服”)
- [🔄 为什么叫"迷彩服"？](#🔄 为什么叫“迷彩服”？)
- [⚡ 性能？快到飞起！](#⚡ 性能？快到飞起！)
- [🛡️ 安全吗？够用吗？](#🛡️ 安全吗？够用吗？)
- - 防御能力：
  - 有多难破解？
- [💻 代码之美](#💻 代码之美)
- [🎯 我用在哪？](#🎯 我用在哪？)
- [🤔 一些踩过的坑](#🤔 一些踩过的坑)
- [🚀 还能怎么玩？](#🚀 还能怎么玩？)
- [📚 学到的东西](#📚 学到的东西)
- [💡 给想自己造轮子的朋友](#💡 给想自己造轮子的朋友)
- [🎉 最后](#🎉 最后)

🚀 缘起：为什么不直接用现成的？

兄弟们，不知道你们有没有这种感觉------有时候那些大厂出的加密库，就像给你一把瑞士军刀 ，而你只是想拧个螺丝。

我在做一个小项目时需要传输一些整数数据，要求：

不能明文传输（基本要求）
要能防篡改（被人改了要能发现）
相同数据每次传输要不一样（防分析）
要够快（别影响性能）
要简单（我不想引入一堆依赖）

找了一圈，现有的方案要么太重，要么太简单（比如base64）。于是我一拍大腿：自己造一个轮子！

🎨 设计哲学：简单但别太简单

我的设计原则就三条：

数学要美：算法得建立在漂亮的数学关系上
代码要干净：不能是一坨看不懂的"屎山"
错误要明确：出了问题得知道哪里出了问题

于是，PROTO_V4诞生了。V4是因为前面三个版本都进了垃圾桶😅

🔍 协议长啥样？

先看几个例子，感受一下：

cpp 复制代码

42      → "PROTO_V4|1|51|3|2"
-100    → "PROTO_V4|-1|105|7|10"
1314520 → "PROTO_V4|1|1302152|12380|10"

格式很简单：

复制代码

PROTO_V4|符号|数据1|数据2|校验码

🧠 核心创意：给数字"穿迷彩服"

我的核心想法是：把数字拆开，打乱，再加点"调料"。

第一步：随机拆分

假设要加密数字42，我随机选一个数（比如9），然后：

复制代码

42 = 33 + 9

这样就有了两个数：33和9。

第二步：加"调料"

为了增加辨识度，我加了两个"基准值"：

复制代码

数据1 = 33 + 10 = 43
数据2 = 9 + 2 = 11

为什么是10和2？说实话，就是觉得顺眼，而且数学上能形成一些有趣的关系。

第三步：加"防伪标签"

这是我最得意的部分------校验码：

复制代码

校验码 = (33的个位数) + (9的个位数) = 3 + 9 = 12

更一般地：校验码 = abs(数据1-10)%10 + abs(数据2-2)%10

这个校验码妙在哪呢？

能防篡改：改任何一个数字，校验码就对不上
计算简单：小学三年级数学水平就能算
但不好猜：不告诉你规则，你很难伪造

🔄 为什么叫"迷彩服"？

因为同样的数字，每次"穿的衣服"都不一样！

加密42五次，可能得到：

复制代码

PROTO_V4|1|51|3|2
PROTO_V4|1|45|8|4  
PROTO_V4|1|38|15|3
PROTO_V4|1|32|21|1
PROTO_V4|1|25|28|6

但脱了衣服都是42！

这个特性太有用了：

防重放攻击：黑客截获了一次传输，下次不能用同样的数据
隐藏模式：攻击者看不出你经常传什么数据

⚡ 性能？快到飞起！

我测试了一下，在我的老伙计i7笔记本上：

每秒能处理200万次加解密
单次只要0.0005毫秒
内存占用几乎为零

对比一下：

AES：够安全，但重
RSA：更安全，但慢
Base64：快，但不安全
PROTO_V4：又快又有基本安全

🛡️ 安全吗？够用吗？

先说结论：对于内部系统、游戏数据、临时令牌这些场景，完全够用。

防御能力：

防篡改：改一个数字就被发现
防重放：每次加密结果都不同
防分析：看不出数据模式和频率
防伪造：不知道算法造不出合法数据

有多难破解？

假设黑客截获了 PROTO_V4|1|51|3|2，他知道这是42。但他需要同时猜对：

拆分算法：51和3怎么变回42？
校验规则：2是怎么算出来的？
基准值：为什么要-10和-2？

即使他收集了1000个样本，要反向推导出算法也得花不少功夫。而我们的内部系统，不会给他这么多时间。

💻 代码之美

我最满意的其实是代码的实现。看看这个错误处理：

cpp 复制代码

try {
    int result = jiemi_v4("PROTO_V4|1|10|2|1");
} catch (const std::exception& e) {
    std::cerr << "解密失败：" << e.what() << std::endl;
    // 输出：解密失败：校验位篡改：数据完整性验证失败
}

每个错误都告诉你具体哪里出了问题：

协议头不对？
字段缺失？
数字格式错误？
符号位被改？
校验码不对？

这比那些只返回"解密失败"的库友好太多了！

🎯 我用在哪？

目前我用在：

游戏存档：防止玩家修改金币数量
API令牌：临时访问令牌，每次不一样
配置加密：敏感配置存在文件里
内部通信：微服务之间的数据交换

🤔 一些踩过的坑

坑1：INT_MIN的溢出

cpp 复制代码

// 这样写会溢出！
int abs_num = -num;  // 如果num是INT_MIN，就炸了

// 正确写法
long long abs_num = static_cast<long long>(INT_MAX) + 1;

坑2：校验码的边界

最开始校验码只设计0-9，后来发现不够用。因为：

复制代码

9 % 10 = 9
9 % 10 = 9
9 + 9 = 18  // 超过9了！

所以校验码其实是0-18。

坑3：零的处理

0需要特殊处理，因为不能随机拆分（总不能拆成-1和1吧）。

🚀 还能怎么玩？

我脑子里还有几个想法：

版本升级：PROTO_V5

cpp 复制代码

// 加个时间戳，防重放更彻底
PROTO_V5|时间戳|符号|数据1|数据2|校验码|签名

扩展数据类型

cpp 复制代码

// 加密字符串
std::string 加密字符串(const std::string& 文本);

// 加密浮点数（处理精度问题）
std::string 加密浮点数(double 数值, double 精度 = 1e-6);

动态密钥

cpp 复制代码

// 不同用途用不同"调味料"
std::string 加密_v4_带密钥(int 数据, int 用途标识);

📚 学到的东西

通过设计PROTO_V4，我深刻理解了几件事：

安全是相对的：没有绝对的安全，只有"够用"的安全
简单即是美：最优雅的解决方案往往是最简单的
错误处理是门艺术：好的错误信息能省去80%的调试时间
边界情况决定成败：INT_MIN教会了我做人

💡 给想自己造轮子的朋友

如果你也想设计自己的协议，我的建议是：

先明确需求：你到底要防什么？
从简单开始：先做个能用的，再慢慢加强
多测试边界：0、最大值、最小值、负数...
详细记录：把设计思路写下来，以后好回顾
保持谦虚：你的设计可能有漏洞，这很正常

🎉 最后

PROTO_V4就像我的"数字孩子"，虽然不完美，但我很自豪。

它不是什么革命性的发明，但解决了我实际遇到的问题。有时候，最好的工具就是你自己造的那个。

如果你有类似的需求，不妨参考一下我的思路。当然，如果你发现了漏洞或者有改进建议，欢迎来找我聊聊！

董翔

一个喜欢在深夜写代码的普通人

2024年于某个充满咖啡香的夜晚

后记：写这篇文章时，我又想到了PROTO_V5的设计。也许下个周末，我又要熬夜了...