20145213《Java程序设计》实验五Java网络编程及安全

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。

实验预期

1.客户端与服务器连接

2.客户端中输入明文，利用DES算法加密，DES的秘钥用RSA公钥密码中服务器的公钥加密，计算明文的Hash函数值，一起传送给客户端

3.客户端用RSA公钥密码中服务器的私钥解密DES的，秘钥，用秘钥对密文进行解密，得出明文。计算求得明文的Hash函数值，检查是否与传送过来的一致，如果一直，则表示匹配成功。

结对实验

我负责客服端部分，我的搭档20145228江苒负责服务端部分。

实验准备

1.首先对Java网络编程的基本知识要有一定的了解，娄老师推荐的博客对此有准确、详细的阐述，这里赘述了。

2.下载娄老师发在群里的代码压缩包。

3.在理解的基础上对娄老师代码进行组装与编写。鄙人不才，总是学不会，再聪明一点，记得自我保护，必需时候找学长要了客户端的代码。如下：

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import java.io.*;

import java.math.BigInteger;

import java.net.ServerSocket;

import java.net.Socket;

import java.security.Key;

import java.security.MessageDigest;

import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;

public class Server {

    public static void main(String args[]) throws Exception {

        ServerSocket link = null;

        Socket socket = null;

        try {

            link = new ServerSocket(2030);// 创建服务器套接字

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

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

            socket = link.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 line = in.readLine();

            BigInteger cipher = new BigInteger(line);

            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();//mod n

            BigInteger m = cipher.modPow(d, n);//m=d (mod n)

            System.out.println("d= " + d);

            System.out.println("n= " + n);

            System.out.println("m= " + m);

            byte[] keykb = m.toByteArray();

            // 使用DES对密文进行解密

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

            FileInputStream f2 = new FileInputStream("keykb1.dat");

            int num2 = f2.available();

            byte[] ctext = parseHexStr2Byte(readline);

            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");//编码转换

            System.out.println("从客户端接收到信息为：" + p); //打印解密结果

            // 使用Hash函数检测明文完整性

            String aline3 = in.readLine();

            String x = p;

            MessageDigest m2 = MessageDigest.getInstance("MD5");//使用MD5算法返回实现指定摘要算法的 MessageDigest对象

            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();

            link.close();

        } catch (Exception e) {

            System.out.println(e);

        }

    }

    //二进制转换成十六进制，防止byte[]数字转换成string类型时造成的数据损失

    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());//将字符串中的小写字母转换成大写字母,然后加在字符串上

        }

        return sb.toString();

    }

    //将十六进制转换为二进制

    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;

    }

}

实验步骤

在有了上述的实验准备，再参考周围同学的实验报告，实验做起来就顺风顺水了。简直不要太舒服了，这里在吃水的同时要感谢一些挖井人，正所谓“前人栽树后人乘凉”，有你们在，灯亮着。

1.首先要实现两台计算机之间链接。为了能够方便的识别网络上的每个设备，网络中的每个设备都会有一个唯一的数字标识，这个就是IP地址。IP地址我们可以在命令行用ipconfig指令获取。如图：

2.在把彼此的IPv4地址告诉彼此搭档后，在命令行用ping指令进行链接。

看到这种情况不要慌，多试几次，如果还是失败可以考虑换个网。最终结果如下：

3.接下来就是实验最难的地方——编写各自负责的端口代码，并成功运行。然而我们在实验准备部分已经偷懒了，在拿到学长代码后直接编译运行就可以了。如下：

这是因为用了RSA的公钥文件，但是忘记拷贝过来，把Skey_RSA_pub.dat文件拷到工程中与src同级的目录下就OK了。因为我这里是客户端，如果是服务端，应该要把Skey_RSA_pri.dat文件拷到工程中与src同级目录下就可以了。

4.重新运行一次，客户端成功界面如下：

服务端成功界面如下：

心得体会

我曾看过我舍友花了5个小时的时间，与他的伙伴专研代码的实现与计算机之间的连接。那时候还没有已经成功同学的实验报告，可以说他们是先行者。老师实验五的链接点开是实验楼的登录界面，也不懂有什么深意。实验难度可想而知。或许冥冥注定含泪播种的人终可以含笑收获。当他们实验成功的那一刻，身为旁观者的我都能感受他们灵魂深处的喜悦。我当时想法是，还算正常吧，毕竟实验成功谁不开心呢？可是当我，在大家实验博客提交差不多的时候，参考各种前车之鉴后，一路顺风有惊无险完成实验的那一刻，却并没有预想的喜悦，取而代之的是一种完成任务的轻松感。还有就是，这次实验代码被我偷懒了，虽然娄老师发的实验链接确实是很好的教材，堪称教材鸡汤啊，但给我一桶的量我也表示消化不良。

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	30min	20%
设计	30min	20%
代码实现	10min(非原创)	6%
测试	60min	40%
分析总结	20min	14%

参考资料

*Java学习笔记(第8版)

*《Java学习笔记(第8版)》学习指导