2018-2019-20175330 实验五《网络编程与安全》实验报告

## 实验一
#### 任务
两人一组结对编程：
0. 参考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6766748.html#SECDSA
1. 结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java
2. 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
3. 上传测试代码运行结果截图和码云链接

#### 实验过程

这个任务的目的是将中缀表达式转换为后缀表达式，并通过老师的代码来进行计算，在添加代码的地方就是将将中缀表达式转化为后缀表达式。要求写成myBC进行操作。

关于中缀表达式转后缀表达式需要用到关键步骤如下：

* 重要的数据结构----栈
* 如果读入操作数，则直接放入输出字符串；
* 如果读入操作符则放入堆栈，但是放入堆栈之前必须要检查栈顶。
* 如果读入(，便放入栈中，但是注意，当左括号放入栈中后，则优先级最低
* 如果读入），则将栈中运算符取出放入输出字符串。
* 如果还有其他操作符，便栈中弹出元素直到遇到
* 更低优先级的元素或栈空。之后将遇到的操作符压入栈中。
* 如果读到了输入的末尾，则将栈中所有元素依次弹出。

关于后缀表达式的计算 关键步骤如下：

* 从左到右遍历表达式
* 如果遇到数字就进栈
* 如果遇到操作符就将处于栈顶两个数字出栈
* 然后将运算结果进栈。
* 直到遍历完后缀表达式为结束
补充31到40行
```
        while (tokenizer.hasMoreTokens()) {
            token = tokenizer.nextToken();
            if (isOperator(token)) {
                op2 = (stack.pop().intValue());
                op1 = (stack.pop().intValue());
                result = evalSingleOp(token.charAt(0), op1, op2);
                stack.push(result);
            } else {
                stack.push((Integer.parseInt(token)));
            }
        }
        return result;
    }
```
#### 实验截图：

## 实验二
任务
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，把后缀表达式通过网络发送给服务器；
（4）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；
（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；
#### 实验过程
目的是实现客户端输入中缀表达式后将后缀表达式发送给服务器，服务器计算后，将结果发送给客户端

1. 首先打开设置可以只知道自己本机的ip地址

1. 使用InetAddress类的静态方法getLocalHost()得到一个InetAddress对象即可得到本机的ip套接字。
2. 套接字
3. 实现程序之间的通信时，需要Socket类建立对象并连接在一起
4. 客户端套接字

`. Socket client = new Socket("172.1.0.0",一个端口号)`

* 使用方法getInputStream()获得一个输入流
* 使用方法getOutputStream()获得一个输出流
5.SeverSocket对象与服务器端套接字
* SeverSocket severForClient = new SeverSocket(端口号)
* 使用accept()方法将客户端和服务器的套接字连接起来
```
Socket sc = severForClient.accept()`
```
* sc调用方法getInputStream()获得一个输入流
* sc调用方法getOutputStream()获得一个输出流

#### 实验代码

客户端
```
package kd;

import kd.MyBC;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.lang.*;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String args[]) {
        Socket mysocket;
        DataInputStream in=null;
        DataOutputStream out=null;
        try{  mysocket=new Socket("127.1.0.0",2010);
            in=new DataInputStream(mysocket.getInputStream());
            out=new DataOutputStream(mysocket.getOutputStream());
            System.out.println("请输入算式：");
            Scanner scanner=new Scanner(System.in);
            String str=scanner.nextLine();
            MyBC b=new MyBC();
            str=b.result(str);
            out.writeUTF(str);
            String  s=in.readUTF();   //in读取信息，堵塞状态
            System.out.println("客户收到服务器的回答:"+s);
            Thread.sleep(500);
        }
        catch(Exception e) {
            System.out.println("服务器已断开"+e);
        }
    }
}
```
用户端
```
package kd;

import kd.MyDC;

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server {
    public static void main(String args[]) {
        int answer;
        ServerSocket serverForClient=null;
        Socket socketOnServer=null;
        DataOutputStream out=null;
        DataInputStream  in=null;
        try { serverForClient = new ServerSocket(2010);
        }
        catch(IOException e1) {
            System.out.println(e1);
        }
        try{ System.out.println("等待客户呼叫");
            socketOnServer = serverForClient.accept(); //堵塞状态，除非有客户呼叫
            out=new DataOutputStream(socketOnServer.getOutputStream());
            in=new DataInputStream(socketOnServer.getInputStream());
            String s=in.readUTF(); // in读取信息，堵塞状态
            System.out.println("服务器收到客户的提问:"+s);
            MyDC d=new MyDC();
            answer=d.evaluate(s);
            out.writeUTF(answer+"");
            Thread.sleep(500);
        }
        catch(Exception e) {
            System.out.println("客户已断开"+e);
        }
    }
}
```
#### 实验截图

## 任务三
#### 1.实验要求：
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；
#### 实验过程
堵塞状态，除非有客户呼叫
  ` socketOnServer = serverForClient.accept();`
    通过in读取信息，否则为堵塞状态
    `String s=in.readUTF();`
    `String s = in.readUTF(); ` 
    输入算式
 `  String str = scanner.nextLine();`
    客户端进行加密
   ` String secret= Encorder.AESEncode(key,str);`
#### 实验代码
客户端
```
package kd;

import kd.Encorder;
import kd.MyBC;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.lang.*;
import java.util.Scanner;

public class Client1 {
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        String key = "";
        int n = -1;
        byte[] a = new byte[128];
        try {
            File f = new File("key1.dat");
            InputStream in = new FileInputStream(f);
            while ((n = in.read(a, 0, 100)) != -1) {
                key = key + new String(a, 0, n);
            }
            in.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("File read Error" + e);
        }
        Socket mysocket;
        DataInputStream in = null;
        DataOutputStream out = null;
        System.out.println("请输入算式：");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String str = scanner.nextLine();//输入算式
        MyBC b = new MyBC();
        str = b.result(str);
        String secret= Encorder.AESEncode(key,str);//客户端进行加密

        try {
            mysocket = new Socket("127.1.0.0", 2010);
            in = new DataInputStream(mysocket.getInputStream());
            out = new DataOutputStream(mysocket.getOutputStream());
            out.writeUTF(key);
            out.writeUTF(secret);
            String s = in.readUTF();   //in读取信息，堵塞状态
            System.out.println("客户收到服务器的回答:" + s);
            Thread.sleep(500);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("服务器已断开" + e);
        }
    }
}
```
服务器

```
package kd;

import kd.Encorder;
import kd.MyDC;

import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server1 {
    public static void main (String args[]) throws Exception {
        /*String key="";
        int n=-1;
        byte [] a=new byte[128];
        try{  File f=new File("key1.dat");
            InputStream in = new FileInputStream(f);
            while((n=in.read(a,0,100))!=-1) {
                key=key+new String (a,0,n);
            }
            in.close();
        }
        catch(IOException e) {
            System.out.println("File read Error"+e);
        }*/
        ServerSocket serverForClient=null;
        Socket socketOnServer=null;
        DataOutputStream out=null;
        DataInputStream  in=null;
        try { serverForClient = new ServerSocket(2010);
        }
        catch(IOException e1) {
            System.out.println(e1);
        }
        try{ System.out.println("等待客户呼叫");
            socketOnServer = serverForClient.accept(); //堵塞状态，除非有客户呼叫
            out=new DataOutputStream(socketOnServer.getOutputStream());
            in=new DataInputStream(socketOnServer.getInputStream());
            String key = in.readUTF();
            String s=in.readUTF(); // in读取信息，堵塞状态
            System.out.println("服务器收到的信息:"+s);
            String clear= Encorder.AESDncode(key,s);
            MyDC d=new MyDC();
            System.out.println("服务器收到客户的提问:"+clear);
            int answer=d.evaluate(clear);
            out.writeUTF(answer+"");
            Thread.sleep(500);
        }
        catch(Exception e) {
            System.out.println("客户已断开"+e);
        }
    }
}
```
#### 实验截图

## 任务四
1.实验要求：
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；

#### 实验过程：

创建密钥对生成器:
KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance("DH");
初始化密钥生成器
kpg.initialize(1024);
生成密钥对
KeyPair kp=kpg.genKeyPair( );
获取公钥和私钥
PublicKey pbkey=kp.getPublic( );
PrivateKey prkey=kp.getPrivate( );
创建密钥协定对象：KeyAgreement ka=KeyAgreement.getInstance("DH");
初始化密钥协定对象：ka.init(prk);
执行密钥协定：ka.doPhase(pbk,true);
生成共享信息：byte[ ] sb=ka.generateSecret();
创建密钥：SecretKeySpec k=new SecretKeySpec(sb,"AES");

实验代码
Key_DH
```
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{
    //三个静态变量的定义从
// C:j2sdk-1_4_0-docdocsguidesecurityjceJCERefGuide.html
// 拷贝而来
// The 1024 bit Diffie-Hellman modulus values used by SKIP
    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);
    }
} 
```
KeyAgree

```
import java.security.PublicKey;
import java.security.PrivateKey;
import java.io.*;
import javax.crypto.KeyAgreement;
import javax.crypto.spec.*;

public class KeyAgree{
    public static void main(String args[ ]) throws Exception{
        File file=new File("Sharekey.dat");
        // 读取对方的DH公钥
        FileInputStream f1=new FileInputStream("Apub.dat");
        ObjectInputStream b1=new ObjectInputStream(f1);
        PublicKey  pbk=(PublicKey)b1.readObject( );
        //读取自己的DH私钥
        FileInputStream f2=new FileInputStream("Bpri.dat");
        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]+",");
        }
        OutputStream out=new FileOutputStream(file);
        out.write(sb);
        out.close();
        SecretKeySpec k=new  SecretKeySpec(sb,"AES");
    }
}
```
Server2

```
package kd;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class Server2 {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverForClient = null;
        Socket socketOnServer = null;
        DataOutputStream out = null;
        DataInputStream in = null;
        kd.MyDC myDC = new kd.MyDC();
        try{
            serverForClient = new ServerSocket(2010);
        }catch (IOException e1){
            System.out.println("等待客户呼叫"+e1);
        }
        try{
            System.out.println("服务器收到的信息");
            socketOnServer = serverForClient.accept();
            out = new DataOutputStream(socketOnServer.getOutputStream());
            in = new DataInputStream(socketOnServer.getInputStream());
            //获取密文
            String clength = in.readUTF();
            byte []ctext = new byte[Integer.parseInt(clength)];
            for(int i=0; i<Integer.parseInt(clength); i++){
                String temp = in.readUTF();
                ctext[i] = Byte.parseByte(temp);
            }
            //获取密钥
            String keylength = in.readUTF();
            byte []ckey = new byte[Integer.parseInt(keylength)];
            for(int i=0; i<Integer.parseInt(keylength); i++){
                String temp = in.readUTF();
                ckey[i] = Byte.parseByte(temp);
            }
            //密钥解密
            SecretKeySpec k1 = kd.KeyAgree.KeyAgree("Clientpub.dat","Serverpri.dat");
            Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");
            cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k1);
            byte []pkey=cp.doFinal(ckey);
            //密文解密
            SecretKeySpec k=new  SecretKeySpec(pkey,"DESede");
            cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
            byte []ptext=cp.doFinal(ctext);
            String suffix = new String(ptext,"UTF8");
            System.out.println("服务器提供的解密"+suffix);
            out.writeUTF(myDC.evaluate(suffix)+"");
            Thread.sleep(500);
        }catch (Exception e){
            System.out.println("客户已断开");
        }
    }
}
```
Client2

```
package kd;

import javax.crypto.spec.*;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Client2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner inn = new Scanner(System.in);
        Socket mysocket;
        DataInputStream in = null;
        DataOutputStream out = null;
        try {
            mysocket = new Socket("127.1.0.0", 2010);
            in = new DataInputStream(mysocket.getInputStream());
            out = new DataOutputStream(mysocket.getOutputStream());
            KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DESede");
            kg.init(168);
            SecretKey k = kg.generateKey();
            byte[] kb = k.getEncoded();
            System.out.println("请输入中缀表达式：");
            String infix = inn.nextLine();
            kd.MyBC1 myBC1 = new kd.MyBC1();
            String suffix = kd.MyBC1.infixToSuffix(infix);
            System.out.println(suffix);
            //中缀表达式加密
            Cipher cp = Cipher.getInstance("DESede");
            cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
            byte ptext[] = suffix.getBytes("UTF8");
            byte ctext[] = cp.doFinal(ptext);
            out.writeUTF(ctext.length + "");
            for (int i = 0; i < ctext.length; i++) {
                out.writeUTF(ctext[i] + "");
            }
            //对密钥进行加密
            kd.KeyAgree keyAgree = new kd.KeyAgree();
            SecretKeySpec k1 = keyAgree.KeyAgree("Serverpub.dat","Clientpri.dat");
            cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k1);
            byte ckey[] = cp.doFinal(kb);
            out.writeUTF(ckey.length + "");
            for (int i = 0; i < ckey.length; i++) {
                out.writeUTF(ckey[i] + "");
            }
            String result = in.readUTF();
            System.out.println("收到客户回答" + result);
            Thread.sleep(500);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("服务器已断开" + e);
        }
    }
}

```
#### 实验截图

## 任务五
1.实验要求：
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；
#### 实验代码
Skey_AES
```
package kd;

import java.io.*;
import javax.crypto.*;
public class Skey_AES{
    public static void main(String args[]) throws Exception{
        KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("AES");
        kg.init(128);
        SecretKey k=kg.generateKey( );
        FileOutputStream  f=new FileOutputStream("key1.dat");
        ObjectOutputStream b=new  ObjectOutputStream(f);
        b.writeObject(k);
    }
}
```
#### 实验截图

## 实验总结
本次实验基本上是教材十三章和之前学的Java密码学算法的实际应用，在之前实验三的基础上加上了一些内容，通过这次实验复习了相关知识，理解了知识点，真正实践起来却还是出现了许多问题。
码云链接：