北京电子科技学院
实 验 报 告
课程：移动平台应用开发实践 班级：201592 姓名：曾俊宏 学号：20159210
成绩：___________ 指导老师：娄嘉鹏 实验日期 :2015.10.25
实验名称： 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
我的实验搭档是蔡斌思 http://www.cnblogs.com/20159217cbs/ ，客户端由我负责，服务端由他负责
实验步骤：
1、基于Java Socket实现安全传输
2、给予TCP实现客户端和服务器，结对编程一人负责客户端，一人负责服务器
3、使用Git进行版本控制
4、选择对称算法进行数据加密
5、选择非对称算法对对称加密密钥进行密钥分发
6、选择合适的Hash算法进行完整性验证
在本次试验中我组使用用DES算法进行明文加/解密，用RSA算法实现对DES密钥的加/解密。
实验开始前，将准备好的RSA公钥和私钥分发给客户端和服务器。
客户端对明文信息采用DES密钥加密，同时使用RSA公钥加密DES的解密密钥，最终将密文信息和加密过的密钥发送给服务器。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，再用所获得的DES解密密钥解密密文信息，就可以得到客户端发送过来的明文信息。用hash函数对解出的明文进行验证，与客户端发送过来的hash值相等，验证通过。
/**
* 客户端
*/
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();//产生des解密密钥
// 创建连接特定服务器的指定端口的Socket对象
Socket socket = new Socket("222.28.132.26", 4421);
// 网络输入流
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(
socket.getInputStream()));
// 网络输出流
PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())), true);
// 创建键盘输入流
BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(
System.in));
FileInputStream f3 = new FileInputStream("Skey_RSA_pub.dat");//输入服务器的公钥
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);//用服务器公钥对des解密密钥进行加密
String cs = c.toString();
out.println(cs); // 通过网络传送到服务器
System.out.print("请输入待发送的数据：");
String s = stdin.readLine();
Cipher cp = Cipher.getInstance("DESede");
cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
byte ptext[] = s.getBytes("UTF8");
byte ctext[] = cp.doFinal(ptext);//对明文进行des加密
String str = parseByte2HexStr(ctext);
out.println(str);
String x = s;
MessageDigest m2 = MessageDigest.getInstance("MD5");//对明文进行hash
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);
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 {
}
}
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;
}
}
服务器端由蔡斌思负责http://www.cnblogs.com/20159217cbs/
/**
* 服务器
*/
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 srgs[]) throws Exception {
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 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();
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
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);
}
}
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;
}
}
通过查询服务器IP地址，我们组先做了ping测试，通过之后，由蔡斌思先启动服务器，我再启动客户端。
运行结果如下
1.服务器运行结果：
2.客户端运行结果
实验总结：
本次实验中，最难的在于Socket通信的使用。通过本次实验，因为程序代码逻辑是由客户端发起连接请求，服务器被动的响应，所以对一部分操作有限制。
按照设想，本来应该由服务器端创建RSA公私密钥对，再通过Socket将RSA公钥传输给客户端使用，但是由于服务器向客户端传输文件的过程必然导致代码的庞杂，最后我们选择了客户端和服务器之间相互只传递数据流，而不涉及文件的传输操作。
本次实验收获有很多方面：
1.复习了Socket传输内容，让我了解到数据流之间的转化可以用各种各样的方式。
2.进一步理解了Socket通信，了解了服务器的应答机制，但仍存在一定疑惑。
3.学习了java中对于加解密算法的操作过程，熟悉了加解密的操作流程。
4.学习了Socket通信中对文件的传输操作，但是由于操作上和实现逻辑上的复杂性，最后只编写了一个传输Demo，并未投入使用。
5.对安全系统有了简单的理解。