2017-2018-2 20165205 实验五《网络编程与安全》实验报告

Posted 2020-11-18 mushroomissmart

实验内容

1. 实验五 网络编程与安全-1

   两人一组结对编程：

   1. 参考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6766748.html#SECDSA
   2. 结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java
   3. 结对实现从上面功能中获取的表达式中实现后缀表达式求值的功能,调用MyDC.java
   4. 上传测试代码运行结果截图和码云链接

   首先实现MyBC.java（后缀转中缀）

   public class MyBC {
   public static String toPostfix(String expr){
   MyStack<String> stack = new MyStack<>(expr.length());//expr抓取字段（）
   String postfix = "";//赋空值
   int i = 0;
   while(i<expr.length()){//
       char ch = expr.charAt(i);//取第i个字符
       switch (ch){
           case  ‘+‘:
           case  ‘-‘:while(!stack.isEmpty() && !stack.get().equals("("))
               postfix += stack.pop();
               //postfix += " ";
               stack.push(ch + "");
               i++;
               break;
           case ‘*‘:
           case ‘/‘:while (!stack.isEmpty() && (stack.get().equals("*")||stack.get().equals("/")))
               postfix += stack.pop();
               //postfix += " ";
               stack.push(ch + "");
               i++;
               break;
           case ‘(‘:stack.push(ch + "");
               i++;
               break;
           case ‘)‘:String out = stack.pop();
               while(out!=null && !out.equals("(")){
                   postfix += out;
                   out = stack.pop();
                   //postfix += " ";
               }
               i++;
               break;
           default:while(i < expr.length() && ch>=‘0‘ && ch<=‘9‘){
               postfix += ch;
               i++;
               if(i<expr.length())
                   ch = expr.charAt(i);
           }
               postfix += " ";
       }
   }
   while (!stack.isEmpty())
       postfix += stack.pop();
   return postfix;
   }
   }

然后加入建立栈的MyStack.java

 interface SStack<T> {//栈接口，栈数据抽象类型
boolean isEmpty();//判断是否空栈
void push(T x);//元素x入栈
T pop();//出栈，返回当前栈顶元素
T get();//取栈顶元素
}
public class MyStack<T> implements SStack<T> {
private Object element[];//储存数据数组
private int top;//栈顶元素下标
public MyStack(int size){//容纳大小为size的栈
    this.element = new Object[Math.abs(size)];
    this.top = -1;
}
public MyStack() {
    this(64);//栈大小为64
}
public boolean isEmpty() {
    return this.top == -1;//空栈栈顶元素为-1
}
public void push(T x) {//元素x入栈
    if(x==null)
        return;//栈空时不如栈
    if(this.top == element.length-1){//栈满时，申请更大空间
        Object[] temp = this.element;
        this.element = new Object[temp.length*2];
        for(int i = 0; i < temp.length; i++)
            this.element[i] = temp[i];
    }
    this.top++;
    this.element[this.top] = x;
}
public T pop() {
    return this.top==-1 ? null:(T)this.element[this.top--];//弹栈
}
public T get() {
    return this.top==-1 ? null:(T)this.element[this.top];//取元素
}
}

最后不要忘记加入MyDC.java(求后缀表达式的值）

import java.util.Stack;
/**
* Created by dell on 2017/5/24.
*/
public class MyDC {
/** constant for addition symbol */
private final char ADD = ‘+‘;
/** constant for subtraction symbol */
private final char SUBTRACT = ‘-‘;
/** constant for multiplication symbol */
private final char MULTIPLY = ‘*‘;
/** constant for division symbol */
private final char DIVIDE = ‘/‘;

public int value(String postfix){
    Stack<Integer> stack = new Stack();
    int i = 0, result = 0;
    while(i < postfix.length()){
        char ch = postfix.charAt(i);
        if(ch>=‘0‘ && ch<=‘9‘){
            result = 0;
            while(ch!=‘ ‘){
                result = result*10 + Integer.parseInt(ch+"");
                i++;
                ch = postfix.charAt(i);
            }
            i++;
            stack.push(new Integer(result));
        }
        else{
            int y = stack.pop().intValue();
            int x = stack.pop().intValue();
            switch (ch){
                case ADD:
                    result = x + y;
                    break;
                case SUBTRACT:
                    result = x - y;
                    break;
                case MULTIPLY:
                    result = x * y;
                    break;
                case DIVIDE:
                    result = x / y;
            }
            stack.push(new Integer(result));
            i++;
        }
    }
    return stack.pop().intValue();
}
}

到此，已经把所以代码编写完成，最后加入测试代码

import java.util.Scanner;

public class MyDCtest {
public static void main(String [] args) {
    String expression;
    int result;
    try
    {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        MyDC evaluator = new MyDC();
        System.out.println ("Enter a valid infix expression: ");
        expression = in.nextLine();
        String postfix = MyBC.toPostfix(expression);
        System.out.println ("The postfix expression is :" + postfix);
        result = evaluator.value (postfix);
        System.out.println ("That expression equals :" + result);
    }
    catch (Exception IOException)
    {
        System.out.println("Input exception reported");
    }
}
}

之后运行MyDCtest就可以了

实验五 网络编程与安全-2

结对编程：一人负责客户端，一人负责服务器

1. 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题

1. 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP

1. 客户端让用户输入中缀表达式，然后把中缀表达式调用MyBC.java的功能
   转化为后缀表达式，把后缀表达式通过网络发送给服务器

1. 服务器接收到后缀表达式，调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端

1. 客户端显示服务器发送过来的结果

1. 上传测试结果截图和码云链接

我在本实验中负责服务端；
编写服务端代码Service.java

import java.net.*;
import java.io.*;
public class Service{
public static void main(String srgs[]) {
    ServerSocket sc = null;
    Socket socket=null;
    try {
        MyDC evaluator = new MyDC();
        sc= new ServerSocket(2018);//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 aline=in.readLine();//读取客户端传送来的数据
        System.out.println("从客户端接收到信息为："+aline); //通过网络输出流返回结果给客户端
        int result = evaluator.value(aline);
        out.println("Echo:" + result);
        out.close();
        in.close();
        sc.close();
    } catch (Exception e) {
        System.out.println(e);
    }
}
    }   

之后运行Service.java

实验五 网络编程与安全-3

加密结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器

1. 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
2. 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
3. 客户端让用户输入中缀表达式，然后把中缀表达式调用MyBC.java的功能转化为后缀表达式，把后缀表达式用3DES或AES算法加密后通过网络把密文发送给服务器
4. 服务器接收到后缀表达式表达式后，进行解密（和客户端协商密钥，可以用数组保存），然后调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端
5. 客户端显示服务器发送过来的结果
6. 上传测试结果截图和码云链接

在本任务中我负责服务端，但是因为我在这个代码的基础上做了后两个实验，所以代码我贴在了检查点5里。

实验五 网络编程与安全-4

密钥分发结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器

1. 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
2. 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
3. 客户端让用户输入中缀表达式，然后把中缀表达式调用MyBC.java的功能转化为后缀表达式，把后缀表达式用3DES或AES算法加密通过网络把密文发送给服务器
4. 客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换
5. 服务器接收到后缀表达式表达式后，进行解密，然后调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端
6. 客户端显示服务器发送过来的结果
7. 上传测试结果截图和码云链接

在这个检查点里添加了DH算法的密钥Key_DH.java

import java.io.*;
import java.math.*;
import java.security.*;
import java.security.spec.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import javax.crypto.interfaces.*;

public class Key_DH{

private static final byte skip1024ModulusBytes[] = {
        (byte)0xF4, (byte)0x88, (byte)0xFD, (byte)0x58,
        (byte)0x4E, (byte)0x49, (byte)0xDB, (byte)0xCD,
        (byte)0x20, (byte)0xB4, (byte)0x9D, (byte)0xE4,
        (byte)0x91, (byte)0x07, (byte)0x36, (byte)0x6B,
        (byte)0x33, (byte)0x6C, (byte)0x38, (byte)0x0D,
        (byte)0x45, (byte)0x1D, (byte)0x0F, (byte)0x7C,
        (byte)0x88, (byte)0xB3, (byte)0x1C, (byte)0x7C,
        (byte)0x5B, (byte)0x2D, (byte)0x8E, (byte)0xF6,
        (byte)0xF3, (byte)0xC9, (byte)0x23, (byte)0xC0,
        (byte)0x43, (byte)0xF0, (byte)0xA5, (byte)0x5B,
        (byte)0x18, (byte)0x8D, (byte)0x8E, (byte)0xBB,
        (byte)0x55, (byte)0x8C, (byte)0xB8, (byte)0x5D,
        (byte)0x38, (byte)0xD3, (byte)0x34, (byte)0xFD,
        (byte)0x7C, (byte)0x17, (byte)0x57, (byte)0x43,
        (byte)0xA3, (byte)0x1D, (byte)0x18, (byte)0x6C,
        (byte)0xDE, (byte)0x33, (byte)0x21, (byte)0x2C,
        (byte)0xB5, (byte)0x2A, (byte)0xFF, (byte)0x3C,
        (byte)0xE1, (byte)0xB1, (byte)0x29, (byte)0x40,
        (byte)0x18, (byte)0x11, (byte)0x8D, (byte)0x7C,
        (byte)0x84, (byte)0xA7, (byte)0x0A, (byte)0x72,
        (byte)0xD6, (byte)0x86, (byte)0xC4, (byte)0x03,
        (byte)0x19, (byte)0xC8, (byte)0x07, (byte)0x29,
        (byte)0x7A, (byte)0xCA, (byte)0x95, (byte)0x0C,
        (byte)0xD9, (byte)0x96, (byte)0x9F, (byte)0xAB,
        (byte)0xD0, (byte)0x0A, (byte)0x50, (byte)0x9B,
        (byte)0x02, (byte)0x46, (byte)0xD3, (byte)0x08,
        (byte)0x3D, (byte)0x66, (byte)0xA4, (byte)0x5D,
        (byte)0x41, (byte)0x9F, (byte)0x9C, (byte)0x7C,
        (byte)0xBD, (byte)0x89, (byte)0x4B, (byte)0x22,
        (byte)0x19, (byte)0x26, (byte)0xBA, (byte)0xAB,
        (byte)0xA2, (byte)0x5E, (byte)0xC3, (byte)0x55,
        (byte)0xE9, (byte)0x2F, (byte)0x78, (byte)0xC7
};
// The SKIP 1024 bit modulus
private static final BigInteger skip1024Modulus
        = new BigInteger(1, skip1024ModulusBytes);
// The base used with the SKIP 1024 bit modulus
private static final BigInteger skip1024Base = BigInteger.valueOf(2);
public static void main(String args[ ]) throws Exception{
    DHParameterSpec DHP=
            new DHParameterSpec(skip1024Modulus,skip1024Base);

    KeyPairGenerator kpg= KeyPairGenerator.getInstance("DH");
    kpg.initialize(DHP);
    KeyPair kp=kpg.genKeyPair();

    PublicKey pbk=kp.getPublic();
    PrivateKey prk=kp.getPrivate();
    // 保存公钥
    FileOutputStream  f1=new FileOutputStream(args[0]);
    ObjectOutputStream b1=new  ObjectOutputStream(f1);
    b1.writeObject(pbk);
    // 保存私钥
    FileOutputStream  f2=new FileOutputStream(args[1]);
    ObjectOutputStream b2=new  ObjectOutputStream(f2);
    b2.writeObject(prk);
}
}

接着加入Key_Agree.java

import java.io.*;
import java.math.*;
import java.security.*;
import java.security.spec.* ;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import javax.crypto.interfaces.*;

public class Key_Agree{
public static void main(String args[ ]) throws Exception{
    // 读取对方的DH公钥
    FileInputStream f1=new FileInputStream(args[0]);
    ObjectInputStream b1=new ObjectInputStream(f1);
    PublicKey  pbk=(PublicKey)b1.readObject( );
//读取自己的DH私钥
    FileInputStream f2=new FileInputStream(args[1]);
    ObjectInputStream b2=new ObjectInputStream(f2);
    PrivateKey  prk=(PrivateKey)b2.readObject( );
    // 执行密钥协定
    KeyAgreement ka=KeyAgreement.getInstance("DH");
    ka.init(prk);
    ka.doPhase(pbk,true);
    //生成共享信息
    byte[ ] sb=ka.generateSecret();
    for(int i=0;i<sb.length;i++){
        System.out.print(sb[i]+",");
    }
    SecretKeySpec k=new  SecretKeySpec(sb,"DESede");
}
}

实验五 网络编程与安全-5

完整性校验结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器

1. 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
2. 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
3. 客户端让用户输入中缀表达式，然后把中缀表达式调用MyBC.java的功能转化为后缀表达式，把后缀表达式用3DES或AES算法加密通过网络把密文和明文的MD5値发送给服务器
4. 客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换
5. 服务器接收到后缀表达式表达式后，进行解密，解密后计算明文的MD5值，和客户端传来的MD5进行比较，一致则调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端
6. 客户端显示服务器发送过来的结果
7. 上传测试结果截图和码云链接

我负责服务器端

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 ServiceDecode {
public static void main(String args[]) throws Exception {
    ServerSocket link = null;
    Socket socket = null;
    try {
        link = new ServerSocket(2018);// 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");
        }
        MyDC evaluator = new MyDC();
        int _result = evaluator.value(p);
        out.println("Echo:" + _result);
        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;
}
}

遇到的问题及方法

解决方法：将public去掉解决

实验感想

1. 这个实验大部分我都不会做，基本都是看学姐的代码然后自己争取看懂
2. 在做检查点一时，学会了栈的建立，当时是每一句都百度，但是其实就发现是常规方法，也算是学习了。