20145213《Java程序设计》实验五Java网络编程及安全

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。

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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。

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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。

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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;
    }
}

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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：

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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。

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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%

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参考资料

*Java学习笔记(第8版)
*《Java学习笔记(第8版)》学习指导