实验五 Java网络编程及安全

北京电子科技学院

实      验      报      告

课程：移动平台应用开发实践  　　班级：201592  　　姓名：曾俊宏  学号：20159210

成绩：___________  指导老师：娄嘉鹏   　　　　　　　　  实验日期 :2015.10.25

实验名称：                          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

我的实验搭档是蔡斌思    http://www.cnblogs.com/20159217cbs/ ，客户端由我负责，服务端由他负责

实验步骤：

1、基于Java Socket实现安全传输

2、给予TCP实现客户端和服务器，结对编程一人负责客户端，一人负责服务器

3、使用Git进行版本控制

4、选择对称算法进行数据加密

5、选择非对称算法对对称加密密钥进行密钥分发

6、选择合适的Hash算法进行完整性验证

在本次试验中我组使用用DES算法进行明文加/解密，用RSA算法实现对DES密钥的加/解密。

　　实验开始前，将准备好的RSA公钥和私钥分发给客户端和服务器。

　　客户端对明文信息采用DES密钥加密，同时使用RSA公钥加密DES的解密密钥，最终将密文信息和加密过的密钥发送给服务器。同时用hash函数将明文进行用作验证。

　   接收方B接收到信息后，用RSA私钥解密DES密钥，再用所获得的DES解密密钥解密密文信息，就可以得到客户端发送过来的明文信息。用hash函数对解出的明文进行验证，与客户端发送过来的hash值相等，验证通过。

/**
* 客户端
*/

import java.net.*;

import java.io.*;

import java.security.*;

import javax.crypto.*;

import javax.crypto.spec.*;

import java.security.spec.*;

import javax.crypto.interfaces.*;

import java.security.interfaces.*;

import java.math.*;

public class Client {

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

try {

KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DESede");

kg.init(168);

SecretKey k = kg.generateKey();

byte[] ptext2 = k.getEncoded();//产生des解密密钥

// 创建连接特定服务器的指定端口的Socket对象

Socket socket = new Socket("222.28.132.26", 4421);

// 网络输入流

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(

socket.getInputStream()));

// 网络输出流

PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(

new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())), true);

// 创建键盘输入流

BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(

System.in));

FileInputStream f3 = new FileInputStream("Skey_RSA_pub.dat");//输入服务器的公钥

ObjectInputStream b2 = new ObjectInputStream(f3);

RSAPublicKey pbk = (RSAPublicKey) b2.readObject();

BigInteger e = pbk.getPublicExponent();

BigInteger n = pbk.getModulus();

BigInteger m = new BigInteger(ptext2);

BigInteger c = m.modPow(e, n);//用服务器公钥对des解密密钥进行加密

String cs = c.toString();

out.println(cs); // 通过网络传送到服务器

System.out.print("请输入待发送的数据：");

String s = stdin.readLine();

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

cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);

byte ptext[] = s.getBytes("UTF8");

byte ctext[] = cp.doFinal(ptext);//对明文进行des加密

String str = parseByte2HexStr(ctext);

out.println(str);

String x = s;

MessageDigest m2 = MessageDigest.getInstance("MD5");//对明文进行hash

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);

out.println(result);

str = in.readLine();// 从网络输入流读取结果

System.out.println("从服务器接收到的结果为：" + str); // 输出服务器返回的结果

} catch (Exception e) {

System.out.println(e);

} finally {

}

}

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();

}

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;

}

}

服务器端由蔡斌思负责http://www.cnblogs.com/20159217cbs/

/**
* 服务器
*/

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 Server {

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

ServerSocket sc = null;

Socket socket = null;

try {

sc = new ServerSocket(4421);// 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);

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();

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

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 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();

}

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;

}

}

通过查询服务器IP地址，我们组先做了ping测试，通过之后，由蔡斌思先启动服务器，我再启动客户端。

运行结果如下

1.服务器运行结果：

2.客户端运行结果

实验总结：

　　本次实验中，最难的在于Socket通信的使用。通过本次实验，因为程序代码逻辑是由客户端发起连接请求，服务器被动的响应，所以对一部分操作有限制。

　　按照设想，本来应该由服务器端创建RSA公私密钥对，再通过Socket将RSA公钥传输给客户端使用，但是由于服务器向客户端传输文件的过程必然导致代码的庞杂，最后我们选择了客户端和服务器之间相互只传递数据流，而不涉及文件的传输操作。

　　本次实验收获有很多方面：

　　1.复习了Socket传输内容，让我了解到数据流之间的转化可以用各种各样的方式。

　　2.进一步理解了Socket通信，了解了服务器的应答机制，但仍存在一定疑惑。

　　3.学习了java中对于加解密算法的操作过程，熟悉了加解密的操作流程。

　　4.学习了Socket通信中对文件的传输操作，但是由于操作上和实现逻辑上的复杂性，最后只编写了一个传输Demo，并未投入使用。

　　5.对安全系统有了简单的理解。