面试题：C#二进制序列化在跨平台及安全性方面的考量与优化

策略

使用标准序列化格式：选择一种跨平台支持良好的二进制序列化格式，如Protocol Buffers。它具有语言无关、平台无关的特性，能很好地满足跨平台需求。并且其紧凑的二进制表示可以提高传输效率。
数据加密：在序列化数据之前，对敏感数据进行加密。可以使用如AES（高级加密标准）等对称加密算法。这能防止数据在传输过程中被窃取和篡改。
数字签名：为了验证数据的完整性和来源，在发送端对序列化后的数据计算数字签名（例如使用RSA算法结合SHA256哈希算法），接收端验证签名。这样可以防止数据被篡改。
反序列化验证：在反序列化时，对数据进行严格的验证，确保数据符合预期的结构和内容。可以在反序列化类中添加自定义验证逻辑。

优化措施

性能优化：避免不必要的对象创建和内存分配。在序列化和反序列化过程中，尽可能复用已有的对象和缓冲区。
版本兼容性：设计序列化结构时考虑版本兼容性，以便在数据结构发生变化时仍能正确地进行序列化和反序列化。可以在序列化数据中添加版本号字段。

代码示例（以使用Protocol Buffers为例）

安装Protocol Buffers NuGet包：在项目中通过NuGet安装Google.Protobuf和Google.Protobuf.Tools包。
定义Protobuf消息结构：例如，创建一个person.proto文件：

syntax = "proto3";

message Person {
  string name = 1;
  int32 age = 2;
}

生成C#代码：使用protoc工具生成C#代码。假设person.proto在项目根目录，在命令行执行：

protoc --csharp_out=. person.proto

序列化和反序列化示例：

using Google.Protobuf;
using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建Person对象
        var person = new Person
        {
            Name = "Alice",
            Age = 30
        };

        // 序列化
        byte[] serializedData = person.ToByteArray();

        // 反序列化
        var deserializedPerson = Person.Parser.ParseFrom(serializedData);

        Console.WriteLine($"Name: {deserializedPerson.Name}, Age: {deserializedPerson.Age}");
    }
}

数据加密示例（使用AES）

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;

class AESHelper
{
    private static readonly byte[] key = new byte[32]; // 256 - bit key
    private static readonly byte[] iv = new byte[16]; // 128 - bit IV

    static AESHelper()
    {
        using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
        {
            rng.GetBytes(key);
            rng.GetBytes(iv);
        }
    }

    public static byte[] Encrypt(byte[] data)
    {
        using (Aes aesAlg = Aes.Create())
        {
            aesAlg.Key = key;
            aesAlg.IV = iv;

            ICryptoTransform encryptor = aesAlg.CreateEncryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);

            using (MemoryStream msEncrypt = new MemoryStream())
            {
                using (CryptoStream csEncrypt = new CryptoStream(msEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                {
                    csEncrypt.Write(data, 0, data.Length);
                    csEncrypt.FlushFinalBlock();
                }
                return msEncrypt.ToArray();
            }
        }
    }

    public static byte[] Decrypt(byte[] data)
    {
        using (Aes aesAlg = Aes.Create())
        {
            aesAlg.Key = key;
            aesAlg.IV = iv;

            ICryptoTransform decryptor = aesAlg.CreateDecryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);

            using (MemoryStream msDecrypt = new MemoryStream())
            {
                using (CryptoStream csDecrypt = new CryptoStream(msDecrypt, decryptor, CryptoStreamMode.Write))
                {
                    csDecrypt.Write(data, 0, data.Length);
                    csDecrypt.FlushFinalBlock();
                }
                return msDecrypt.ToArray();
            }
        }
    }
}

数字签名示例（使用RSA和SHA256）

using System;
using System.Security.Cryptography;

class SignatureHelper
{
    private static readonly RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(2048);

    public static byte[] SignData(byte[] data)
    {
        using (SHA256 sha256 = SHA256.Create())
        {
            byte[] hash = sha256.ComputeHash(data);
            return rsa.SignHash(hash, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"));
        }
    }

    public static bool VerifySignature(byte[] data, byte[] signature)
    {
        using (SHA256 sha256 = SHA256.Create())
        {
            byte[] hash = sha256.ComputeHash(data);
            return rsa.VerifyHash(hash, CryptoConfig.MapNameToOID("SHA256"), signature);
        }
    }
}

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代码示例（以使用Protocol Buffers为例）

数据加密示例（使用AES）

数字签名示例（使用RSA和SHA256）