20155208徐子涵 实验五 网络编程与安全

Posted 2020-09-21

20155208徐子涵 实验五 网络编程与安全

实验一

• 两人一组结对编程：
• 参考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6766748.html#SECDSA
• 结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java
• 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
• 上传测试代码运行结果截图和码云链接 产品代码

1 import java.util.StringTokenizer;
  2 import java.util.Stack;
  3
  4 public class MyDC
  5 {
  6   /** constant for addition symbol */
  7   private final char ADD = ‘+‘;
  8   /** constant for subtraction symbol */
  9   private final char SUBTRACT = ‘-‘;
 10   /** constant for multiplication symbol */
 11   private final char MULTIPLY = ‘*‘;
 12   /** constant for division symbol */
 13   private final char DIVIDE = ‘/‘;
 14   /** the stack */
 15   private Stack<Integer> stack;
 16
 17   /**
 18    * Sets up this evalutor by creating a new stack.
 19    */
 20   public MyDC()
 21   {
 22     stack = new Stack<Integer>();
 23   }
 24
 25   public int evaluate (String expr)
 26   {
 27     int op1, op2, result = 0;
 28     String token;
 29     StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer (expr);
 30
 31     while (tokenizer.hasMoreTokens())
 32     {
 33       token = tokenizer.nextToken();
 34
 35       if (isOperator(token))
 36       {
 37         op2 = (stack.pop()).intValue();
 38         op1 = (stack.pop()).intValue();
 39         result = evalSingleOp (token.charAt(0), op1, op2);
 40         stack.push (new Integer(result));
 41       }
 42       else
 43         stack.push (new Integer(Integer.parseInt(token)));
 44     }
 45
 46     return result;
 47   }
 48
 49   private boolean isOperator (String token)
 50   {
 51     return ( token.equals("+") || token.equals("-") ||
 52              token.equals("*") || token.equals("/") );
 53   }
 54
 55   private int evalSingleOp (char operation, int op1, int op2)
 56   {
 57     int result = 0;
 58
 59     switch (operation)
 60     {
 61       case ADD:
 62         result = op1 + op2;
 63         break;
 64       case SUBTRACT:
 65         result = op1 - op2;
 66         break;
 67       case MULTIPLY:
 68         result = op1 * op2;
 69         break;
 70       case DIVIDE:
 71         result = op1 / op2;
 72     }
 73
 74     return result;
 75   }
 76 }44     }
 45
 46     return result;
 47   }
 48
 49   private boolean isOperator (String token)
 50   {
 51     return ( token.equals("+") || token.equals("-") ||
 52              token.equals("*") || token.equals("/") );
 53   }
 54
 55   private int evalSingleOp (char operation, int op1, int op2)
 56   {
 57     int result = 0;
 58
 59     switch (operation)
 60     {
 61       case ADD:
 62         result = op1 + op2;
 63         break;
 64       case SUBTRACT:
 65         result = op1 - op2;
 66         break;
 67       case MULTIPLY:
 68         result = op1 * op2;
 69         break;
 70       case DIVIDE:
 71         result = op1 / op2;
 72     }
 73
 74     return result;
 75   }
 76 }

测试代码：

1 import java.util.Scanner;
 2
 3 public class MyDCTester  {
 4
 5   public static void main (String[] args) {
 6
 7     String expression, again;
 8
 9     int result;
10
11     try
12     {
13       Scanner in = new Scanner(System.in);
14
15       do
16       {
17         MyDC evaluator = new MyDC();
18         System.out.println ("Enter a valid postfix expression: ");
19         expression = in.nextLine();
20
21         result = evaluator.evaluate (expression);
22         System.out.println();
23         System.out.println ("That expression equals " + result);
24
25         System.out.print ("Evaluate another expression [Y/N]? ");
26         again = in.nextLine();
27         System.out.println();
28       }
29       while (again.equalsIgnoreCase("y"));
30     }
31     catch (Exception IOException)
32     {
33       System.out.println("Input exception reported");
34     }
35   }
36 }

运行结果：

实验二：

• 结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
• 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
• 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
• 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 客户端显示服务器发送过来的结果
• 上传测试结果截图和码云链接

客户端网络编程步骤

• 首先指定连接到的服务器的IP地址和端口号来建立网络连接
• 连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据给客户端，如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。
• 本次实验要求要对数据进行加密操作：
• 先获得DES的密钥
• 然后使用RSA算法，使用服务器端的公钥对DES的密钥进行加密
• 再用DES加密明文得到密文 得到了明文就可以将客户端明文的Hash值传送给服务器，然后会收到来自服务器的返回数据
• 数据交换完毕后关闭连接

服务器端网络编程步骤：

• 服务器属于被动等待连接，所以首先要进行监听端口，等待客户端进行连接。
• 在客户端连接之后，服务器就获得一个与客户端之间的连接，二者就可以通过这个连接进行数据交换了。
• 服务器接收到客户端传来的数据之后要进行处理，针对本次实验来说，客户端传来的数据是加密过的，所以服务器需要进行解密的操作： 首先要使用服务器端RSA的私钥对DES的密钥进行解密
• 再将十六进制数据转换成十进制
• 之后用解密得到的DES密钥对DES进行解密
• 然后使用解密得到的DES对十进制进制密文数据进行解密
• 最后将得到的十进制明文用“UTF-8”转码成明文字符
• 解密之后得到明文之后还需要验证数据完整性，在这里使用Hash函数来检测。
• 检测成功之后再向客户端返回数据表示匹配成功或者失败
• 最后关闭连接。

服务器代码：

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(10001);//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);
        }
    }
    //十六进制和十进制转换
    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;
    }
}

客户端代码的编写:

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();
            Socket socket = new Socket("10.43.62.8", 10001);
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())), true);
            BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

            //RSA算法，使用服务器端的公钥对DES的密钥进行加密
            FileInputStream f3 = new FileInputStream("Skey_RSA_pub.dat");
            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);
            String cs = c.toString();
            out.println(cs); // 通过网络将加密后的秘钥传送到服务器
            System.out.print("请输入待发送的数据：");

            //用DES加密明文得到密文
            String s = stdin.readLine(); // 从键盘读入待发送的数据
            Cipher cp = Cipher.getInstance("DESede");
            cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
            byte ptext[] = s.getBytes("UTF8");
            byte ctext[] = cp.doFinal(ptext);
            String str = parseByte2HexStr(ctext);
            out.println(str); // 通过网络将密文传送到服务器

            // 将客户端明文的Hash值传送给服务器
            String x = s;
            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);
            out.println(result);//通过网络将明文的Hash函数值传送到服务器

            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);//输出异常
        }
        finally
        {

        }

    }

    //将十六进制转换成二进制
    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();
    }
}

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	10min	9.1%
设计	15min	13.6%
代码实现	40min	36.4%
测试	25min	22.7%
分析总结	20min	18.2%

实验总结

这次实验是我们的最后一次实验了，感觉5次实验做下来之后自己的收获真的是特别大，深刻体会到了老师口中的做中学是什么意思，懂得了把知识运用到实践之中去，感觉自己已经入了一点门，我下学期一定会更加努力的。