7.9 KiB
7.9 KiB
BankManager
Windows 命令行银行账户管理系统，使用 C 语言实现，支持账户管理、交易记录和基于 Merkle 树的数据完整性校验。
构建
gcc *.c -o bank.exe -ladvapi32
运行：.\bank.exe
数据结构总览
项目围绕 4 个核心数据结构 构建，它们共同决定了系统的存储、操作和校验能力：
| 数据结构 | 定义位置 | 用途 |
|---|---|---|
STACCOUNT |
bank.h:8-15 |
账户信息记录 |
LogEntry |
bank.h:55-62 |
单笔交易日志 |
LogQueue |
bank.h:64-69 |
交易日志的环形缓冲队列 |
HashValue |
bank.h:87-89 |
SHA-256 哈希值（Merkle 树节点） |
1. STACCOUNT — 账户信息
#define MAX_ACCOUNTS 50
#define NAME_LEN 31
typedef struct strAccount {
int id; // 唯一账户 ID
char name[NAME_LEN]; // 户名（最长 30 字符）
double balance; // 账户余额
int password; // 6 位数字密码 (100000–999999)
int quanxian; // 权限级别: 0=访客, 1=管理员, 2=普通用户
} STACCOUNT;
全局实例
STACCOUNT g_astAccounts[MAX_ACCOUNTS]; // bank.c:6 — 固定 50 槽位数组
int g_iAccCount; // bank.c:8 — 当前有效账户数量
设计要点
- 固定容量：最多 50 个账户，由
MAX_ACCOUNTS宏控制。 - 删除策略：删除账户时将其槽位全部置零（
memset），而非移动元素。LoadData通过统计id != 0的槽位重新计算g_iAccCount。 - 管理员硬编码：id=1000, password=123456，
InitAdminAccount()每次启动都会强制覆盖第一个槽位（account.c:18-22）。 - 内存布局：
sizeof(STACCOUNT)= 4 + 31 + 3(padding) + 8 + 4 + 4 = 54 字节（假设 64 位, 对齐后 56）。
2. LogEntry — 交易日志条目
typedef struct {
int account_id; // 关联的账户 ID
char type[10]; // 操作类型: "Deposit" 或 "Withdraw"
double amount; // 交易金额
double balance; // 交易后余额
char timestamp[20]; // 时间戳 (格式: YYYY-MM-DD HH:MM:SS)
char location[50]; // 地点信息 (固定 "宇宙总行")
} LogEntry;
数据来源
type、amount、balance由Deposit()/Withdraw()填充。timestamp由EnqueueLog()调用时通过time()+localtime()生成。location在log.c:55硬编码为"宇宙总行"。- 不可变：一旦入队，LogEntry 不再被修改（除非被环形队列覆盖）。
3. LogQueue — 环形缓冲队列
#define MAX_LOGS 100
typedef struct {
LogEntry logs[MAX_LOGS]; // 固定 100 条日志存储
int front; // 队头指针（最旧记录）
int rear; // 队尾指针（下一插入位）
} LogQueue;
全局实例
LogQueue g_logQueue; // bank.c:5
工作原理
初始状态: front = 0, rear = 0
入队 3 条: front = 0, rear = 3, 有效记录: [0, 1, 2]
入队 100 条后继续入队: front = 1, rear = 0, 有效记录: [1..99, 0]（循环覆盖）
- 满判断：
(rear + 1) % MAX_LOGS == front— 始终保留一个空位以区分满/空。 - 空判断：
front == rear。 - 容量上限：
MAX_LOGS - 1 = 99条有效记录。 - 溢出行为：当队列满时，
EnqueueLog()静默覆盖最旧记录，并同步更新 Merkle 根。 - 遍历逻辑：
ShowTransactionLogs()从front到(rear - 1) % MAX_LOGS依次输出。
持久化
整个 LogQueue 结构体以二进制形式写入 log.dat：
文件大小 = sizeof(LogQueue) = 100 * sizeof(LogEntry) + 2 * sizeof(int)
≈ 100 * 96 + 8 = 9608 字节
4. HashValue — SHA-256 哈希值
#define HASH_SIZE 32
typedef struct {
unsigned char data[HASH_SIZE]; // 32 字节 RAW SHA-256 摘要
} HashValue;
全局实例
HashValue g_merkleRoot; // merkle.c:8 — 所有日志的 Merkle 树根哈希
依赖
- 使用 Windows CryptoAPI (
wincrypt.h) 计算 SHA-256。 - 编译时需链接
-ladvapi32。
Merkle 树构建流程 (BuildMerkleTree)
- 读取
g_logQueue中的所有有效日志条目（从front到rear）。 - 对每条
LogEntry调用HashLogEntry()，生成 leaf hashes（叶子节点）。 - 将所有叶子哈希存储在动态分配的
HashValue* leaves数组中（堆内存，使用后释放）。 - 自底向上两两哈希合并，直到产生唯一的根哈希 →
g_merkleRoot。 - 持久化到
merkle.dat（32 字节固定大小）。
日志条目: [E1] [E2] [E3] [E4] [E5]
│ │ │ │ │
叶子哈希: [H1] [H2] [H3] [H4] [H5]
│ │ │ │ │
中间层: [H12] [H34] H5
│ │ │
顶层: [ H1234 ] H5
│ │
Merkle根: [ H12345 ] → g_merkleRoot
数据流与文件布局
┌──────────┐ 二进制块 (50 × sizeof(STACCOUNT)) ┌──────────┐
│ bank.dat │ ◄──────────────────────────────────► │ accounts │
│ 2700 B │ │ 内存数组 │
└──────────┘ └────┬─────┘
│
┌──────────┐ sizeof(LogQueue) 二进制块 ┌────────────┐ │
│ log.dat │ ◄──────────────────────────► │ logQueue │◄┘
│ ≈9608 B │ │ 环形队列 │ 交易操作
└──────────┘ └──┬─────────┘ 触发日志
│
┌──────────┐ 32 字节固定块 │ BuildMerkleTree()
│merkle.dat│ ◄───────────────── g_merkleRoot│
│ 32 B │ │
└──────────┘ │
▲ │
└────────── VerifyMerkleTree() ──────┘
文件一览
| 文件 | 大小 | 格式 | 内容 |
|---|---|---|---|
bank.dat |
2700+ B | 二进制 | 50 个 STACCOUNT 连续存储 |
log.dat |
~9608 B | 二进制 | 完整 LogQueue 结构体 |
merkle.dat |
32 B | 二进制 | Merkle 根哈希 |
辅助数据结构
KMP 部分匹配表（log.c:111）
int* lps = (int*)malloc(M * sizeof(int)); // 动态分配，搜索后释放
用于在日志中执行模式搜索（SearchLogs → KMPSearch），支持任意字符串模式匹配，而非简单的 strstr。
全局状态变量
| 变量 | 类型 | 位置 | 说明 |
|---|---|---|---|
quanxian |
int |
bank.c:9 |
当前会话权限：0=未登录, 1=管理员, 2=用户, -2=退出 |
user_id |
int |
bank.c:10 |
当前登录用户 ID |
g_iAccCount |
int |
bank.c:8 |
有效账户数（不含已删除的空槽） |
已知限制
- Windows 独占：依赖
<io.h>和 Windows CryptoAPI，无法在 POSIX 系统编译。 - 固定容量：账户 50 个，日志 99 条有效记录，超出后日志自动覆盖。
- 明文密码：密码以
int类型存储，无哈希保护。 - 管理员硬编码：每次启动强制重置，不支持持久化管理员的密码修改。
- 单用户会话：
quanxian和user_id是全局变量，不支持多用户并发。