20145226夏艺华 《Java程序设计》实验报告五

实验五 Java网络编程及安全

实验内容

1. 运行下载的TCP代码，结对进行

2. 利用加解密代码包，编译运行代码，结对进行

3. 集成代码，加密后通过TCP发送

4. 结对伙伴：20145203 马超

实验步骤

（一）中缀表达式转后缀表达式并计算

中缀表达式转后缀表达式代码如下：

package xyh01;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;

public class MyBC {
	/** 
	 * 优先级比较 
	 * @param operator1 比较值 
	 * @param operator2 被比较值 
	 * @return 小于等于返回false,大于返回true 
	 */  
	public boolean comparePrior(String operator1, String operator2) {  
		if("(".equals(operator2)) {  
			return true;  
		}  
		if ("*".equals(operator1) || "/".equals(operator1)) {  
			if ("+".equals(operator2) || "-".equals(operator2)) {  
				return true;  
			}  
		}  
		return false;  
	}  

	public String[] toSuffixExpression(String[] expressionStrs) {  
		//新组成的表达式  
		List<String> newExpressionStrs = new ArrayList<String>();  
		Stack<String> stack = new Stack<String>();  

		for (int i = 0; i < expressionStrs.length; i++) {  
			if ("(".equals(expressionStrs[i])) { // 如果是左括号,则入栈  
				stack.push(expressionStrs[i]);  
			} else if ("+".equals(expressionStrs[i]) || "-".equals(expressionStrs[i]) || "*".equals(expressionStrs[i]) || "/".equals(expressionStrs[i])) {  
				if (!stack.empty()) { // 取出先入栈的运算符  
					String s = stack.pop();  
					if(comparePrior(expressionStrs[i], s)) { //如果栈值优先级小于要入栈的值,则继续压入栈  
						stack.push(s);  
					} else {  //否则取出值  
						newExpressionStrs.add(s);  
					}  
				}  
				stack.push(expressionStrs[i]);  
			} else if (")".equals(expressionStrs[i])) { //如果是")",则出栈,一直到遇到"("  
				while (!stack.empty()) {  
					String s = stack.pop();  
					if (!"(".equals(s)) {  
						newExpressionStrs.add(s);  
					} else {  
						break;  
					}  
				}  
			} else {  
				newExpressionStrs.add(expressionStrs[i]);  
			}  
		}  
		while (!stack.empty()) {  
			String s = stack.pop();  
			newExpressionStrs.add(s);  
		}  
		return newExpressionStrs.toArray(new String[0]);  
	}  	
}

调用中缀表达式转后缀表达式，并且调用已有的MyDC.java来计算后缀表达式的值，具体代码如下：

package xyh01;

import java.util.Scanner;

public class MyBCTest {
	public static void main(String[] args) {  
		int result;
		try
		{
			Scanner in = new Scanner(System.in);
			MyDC evaluator = new MyDC();

			System.out.println ("请输入对应的中缀表达式: ");
			String expressionStr = in.nextLine();
			String[] expressionStrs = expressionStr.split("");
			String[] newExpressionStrs = new MyBC().toSuffixExpression(expressionStrs);
			for (int i = 0; i < newExpressionStrs.length; i++) {  
				System.out.print(newExpressionStrs[i]); 
			}

			result = evaluator.evaluate(String.join("", newExpressionStrs));
			System.out.print("
"+result+"");

		}
		catch (Exception IOException)
		{
			System.out.println("Input exception reported");
		}

	}
}

运行结果如下所示：

（二）运行TCP代码

下载对应的TCP代码，下面给出对应的客户端代码和服务器代码。

客户端TCP代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class ComputeTCPClient {
	public static void main(String srgs[]) {
		try {
			//创建连接特定服务器的指定端口的Socket对象
			Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 4421);
			//获得从服务器端来的网络输入流
			BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
			//获得从客户端向服务器端输出数据的网络输出流
			PrintWriter out=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);
			//创建键盘输入流，以便客户端从键盘上输入信息
			BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			System.out.print("请输入待发送的数据：");
			String str=stdin.readLine(); //从键盘读入待发送的数据
			out.println(str);  //通过网络传送到服务器
			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);
		}
		finally{
			//stdin.close();
			//in.close();
			//out.close();
			//socket.close();
		}
	}
}

服务器端TCP代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ComputeTCPServer {
	public static void main(String srgs[]) {
		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   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
			out.println("Echo:" + aline);
			out.close();
			in.close();
			sc.close();
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e);
		}
	}
}

客户端的运行结果为：

服务器端的运行结果为：

查看自己电脑的IP地址，使用ipconfig命令来查询电脑的相关网络信息，结果如下所示：

（二）加解密

1.密钥的加密：发送方A——>接收方B

（1）A加密时，用B的公钥；

（2）B解密时，用B的私钥。

发送方A对信息(明文)采用DES密钥加密,使用RSA公钥加密前面的DES密钥信息,最终将混合信息进行传递。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密钥信息，再用RSA解密获取到的密钥信息解密密文信息，最终就可以得到我们要的信息(明文)。用hash函数对解出的明文进行验证，与发送过来的hash值相等，验证通过。

客户端的具体代码如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.math.BigInteger;
import java.net.Socket;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;

public class ComputeTCPClient {
	public static void main(String srgs[]) {
		try {
			KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DESede");
			kg.init(168);
			SecretKey k = kg.generateKey();
			byte[] ptext2 = k.getEncoded();
			Socket socket = new Socket("222.28.128.64", 5288);
			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);
		}
		finally{
			//stdin.close();
			//in.close();
			//out.close();
			//socket.close();
		}
	}

	private static String parseByte2HexStr(byte[] ctext) {
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
	    for (int i = 0; i < ctext.length; i++)
	    {
	        String hex = Integer.toHexString(ctext[i] & 0xFF);
	        if (hex.length() == 1)
	        {
	            hex = '0' + hex;
	        }
	        sb.append(hex.toUpperCase());
	    }
	    return sb.toString();
	}
}

客户端的运行结果如下所示：

苹果电脑上的运行结果如下所示：

实验中遇到的问题：

1.过程中会出现FileNotFoundException异常，是因为对应的解码文件找不到，具体如下：

解决方法：将对应的key_RSA_pub.dat和Skey_RSA_priv.dat两个解密文件保存到项目的相关位置。

本次实验的 PSP(Personal Software Process) 时间：

步骤	耗时	百分比
需求分析	40min	18.2%
设 计	50min	22.7%
代码实现	60min	27.3%
测 试	30min	13.6%
分析总结	40min	18.2%