20145227 《Java程序设计》实验五实验报告

实验内容

1．掌握Socket程序的编写；

2．掌握密码技术的使用；

3．设计安全传输系统。

实验过程

1.先运行TCP代码，一人服务器，一人客户端。

2.下载加解密代码，先编译运行代码，一人加密一人解密。

3.集成代码，一人加密后通过TCP发送，加密使用AES或DES。AES或DES加密密钥Key的发送，使用服务器的公钥加密，公钥算法用RSA或DH。

在本次结对编程中，我和20145240刘士嘉（http://www.cnblogs.com/20145240lsj/）结对合作，我负责的是服务器的部分，首先建立一个端口号启动服务器并与客户端相连，获得网络输入流与输出流对象的引用，接着使用服务器端RSA的私钥对DES的密钥进行解密，对秘钥进行解密之后使用DES对密文进行解密；然后计算解密后的hash值来确定解密是否正确。
确定服务器端IP地址和端口：打开cmd命令行，在其中输入ipconfig查询服务器的IPv4地址并让负责客户端的用户记录下来，创立一个端口号且服务器和客户端一致。我们用的号是8080。

代码写好后，先运行服务器，再运行客户端，显示“服务器已经启动后”启动客户端，，连接成功会显示“已经建立连接”，然后就可以从客户端输入数据发送到服务器了。

服务器的代码如下：

package nine;

import java.net.*;

import java.io.*;

import java.security.*;

import java.security.spec.*;

import javax.crypto.*;

import javax.crypto.spec.*;

import javax.crypto.interfaces.*;

import java.security.interfaces.*;

import java.math.*;

public class ComputeTCPServer{

        public static void main(String srgs[]) throws Exception

        {

        ServerSocket sc = null;

        Socket socket=null;

            try

            {

            sc= new ServerSocket(8080);//创建服务器套接字

            System.out.println("端口号:" + sc.getLocalPort());

            System.out.println("服务器已经启动...");

            socket = sc.accept();   //等待客户端连接

            System.out.println("已经建立连接");//获得网络输入流对象的引用

            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));//获得网络输出流对象的引用

            PrintWriter out=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);

            //使用服务器端RSA的私钥对DES的密钥进行解密

            String aline2=in.readLine();

            BigInteger c=new BigInteger(aline2);

            FileInputStream f=new FileInputStream("Skey_RSA_priv.dat");

            ObjectInputStream b=new ObjectInputStream(f);

            RSAPrivateKey prk=(RSAPrivateKey)b.readObject( );

            BigInteger d=prk.getPrivateExponent();

            BigInteger n=prk.getModulus();

            BigInteger m=c.modPow(d,n);

            byte[] keykb=m.toByteArray();

            //使用DES对密文进行解密

            String aline=in.readLine();//读取客户端传送来的数据

            byte[] ctext=parseHexStr2Byte(aline);

            Key k=new  SecretKeySpec(keykb,"DESede");

            Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");

            cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);

            byte []ptext=cp.doFinal(ctext);

            String p=new String(ptext,"UTF8");

            System.out.println("从客户端接收到信息为："+p); //通过网络输出流返回结果给客户端

        //使用Hash函数检测明文完整性

        String aline3=in.readLine();

        String x=p;

        MessageDigest m2=MessageDigest.getInstance("MD5");

        m2.update(x.getBytes( ));

        byte a[ ]=m2.digest( );

        String result="";

        for (int i=0; i<a.length; i++)

        {

            result+=Integer.toHexString((0x000000ff & a[i]) |

                    0xffffff00).substring(6);

        }

         System.out.println(result); 

        if(aline3.equals(result))

        {

            System.out.println("匹配成功");

        }

            out.println("匹配成功");

            out.close();

            in.close();

            sc.close();

            } catch (Exception e) {

            System.out.println(e);

        }

    }

        public static byte[] parseHexStr2Byte(String hexStr)

        {

        if (hexStr.length() < 1)

            return null;

        byte[] result = new byte[hexStr.length()/2];

        for (int i = 0;i< hexStr.length()/2; i++)

        {

            int high = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2, i*2+1 ), 16);

            int low = Integer.parseInt(hexStr.substring(i*2+1, i*2+2), 16);

            result[i] = (byte) (high * 16 + low);

        }

        return result;

    }

    public static String parseByte2HexStr(byte buf[]) {

        StringBuffer sb = new StringBuffer();

        for (int i = 0; i < buf.length; i++)

        {

            String hex = Integer.toHexString(buf[i] & 0xFF);

            if (hex.length() == 1)

            {

                hex = '0' + hex;

            }

            sb.append(hex.toUpperCase());

        }

        return sb.toString();

    }  

}

遇到的问题及解决方法

问题1：运行后显示错误系统找不到指定文件。

解决：将Skey_RSA_priv.dat拷贝至与src同级的文件夹内。

问题2：服务器启动后客户端显示错误java.net.SocketException: Connection reset（连接重置）。

解决：没有关闭上次运行的窗口，端口号被占用，关闭上次运行的窗口后就可以成功了。

实验总结与感想

本次实验我负责的是服务器的部分。实验中我们使用了现成的DES和RSA算法，但是由于刚开始编写程序时对于加密密钥的来源和位置没有理解透彻，以至于之后程序的运行中总是报错。之后调整了我们的IP地址和端口号，以及Skey_RSA_priv.dat文件的位置后，我们终于得出了理想的成果。这是本学期最后一次java实验，我通过动手实验加深了对于java编程的理解，也意识到还需不断努力、不断提高。最后，感谢娄老师的悉心教导！

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	20min	22%
设计	20min	22%
代码实现	10min	11%
测试	30min	34%
分析总结	10min	11%

参考资料