20145320《Java程序设计》第五次实验报告

20145320《Java程序设计》第五次实验报告

北京电子科技学院（BESTI）实验报告

课程：Java程序设计

班级：1453

指导教师：娄嘉鹏

实验日期：2016.05.06 18:30-21:30

实验名称：实验五 Java网络编程

实验内容

• 1.用书上的TCP代码，实现服务器与客户端。

• 2.客户端与服务器连接

• 3.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

• 4.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。

实验步骤

• 1.思路

混合密钥系统：

信息(明文)采用DES密钥加密,使用RSA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。

而接收方接收到信息后，用RSA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。

• 2.使用书上的客户端和服务器代码与老师给的代码组合，实现上述功能。

　　首先建立一个Socket对象，用来连接特定服务器的指定端口，输入的参数是ip地址和端口，注意ip地址是服务器的ip地址，即运行服务器的那台主机的ip地址。

　　怎么查看主机的ip地址呢？在命令行中输入ipconfig即可。如下图所示：

输入“netstat -na”就能看到当前的端口号的占用情况。

客户端：

用BufferedReader对象获得从服务器传来的网络输入流，用PrintWriter对象获得从客户端向服务器输出数据的网络输出流，用BufferedReader对象创建键盘输入流，以便客户端从键盘上输入信息。以上根据TCP的客户端代码编写。

　　下一步是先用RSA算法加密DES的秘钥，加密采用服务器的公钥。将加密后的秘钥传送给服务器。

　　然后用DES算法加密明文，将密文传到服务器。

　　然后计算明文的Hash函数值，传送给服务器。

　　以上用到的加密算法、秘钥、Hash函数计算过程均利用的老师提供的代码。

　　最后从网络输入流读取结果，把从服务端返回的结果输出出来。

　　在抛出异常部分，因为继承的是Exception类，所以直接输出抛出的异常。

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 TCP_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();

        // 创建连接特定服务器的指定端口的Socket对象
        Socket socket = new Socket("10.43.39.110", 8080);//这里输入的是服务器的ip地址和端口号，端口号要注意和服务器保持一致。
        
        // 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));

        //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

        //用DES加密明文得到密文
        System.out.print("请输入待发送的数据：");
        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 
    {

    }

}

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();
}

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;
}
}

服务器代码：

package week10;
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 Server {
public static void main(String args[]) throws Exception {
   ServerSocket link = null;
   Socket socket = null;
   try {
       link = new ServerSocket(8080);// 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;
}
}

链接成功，接收信息解密信息成功，匹配成功

三、实验中遇到的问题

• 1. 两台电脑一直无法联通

刚开始我们用的IP地址是从网络上搜ip出来的地址，然后显示连接超时。之后用在命令行中用ipconfig查看地址，找到自己的IPv4地址，但是换上之后还是显示连接超时。

之后我们不连接在cmcc-edu中，而是一台电脑连接网络然后放wifi给另一台电脑使用，然后再次连接两台电脑，连通。

• 2. 显示连通了之后，客户端向服务器发送消息，但是显示有异常。将端口换了一个变成端口8080之后，再次连接发送消息，成功。原因是这个刚刚那个端口被占用了，要么你重启，要么你换个端口。

• 3.在这周所学的网路编程中的 InetAddressDemo也可以得到本机的IP地址