20165324 Java实验五 网络编程与安全
一、实验报告封面
课程：Java程序设计 班级：1653班 姓名：何春江 学号：20165324
指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2018年5月28日
实验时间：13:45 - 15:25 实验序号：24
实验名称：网络编程与安全
二、实验内容
任务一：两人一组结对编程：
- 参考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6766748.html#SECDSA
- 结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java
- 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
- 上传测试代码运行结果截图和码云链接
实现中缀表达式转后缀表达式
import java.util.Stack;
import java.util.StringTokenizer;
public class MyBC {
/** constant for addition symbol */
private final char ADD = '+';
/** constant for subtraction symbol */
private final char SUBTRACT = '-';
/** constant for multiplication symbol */
private final char MULTIPLY = '*';
/** constant for division symbol */
private final char DIVIDE = '/';
/** the stack */
Stack<Integer> stack=new Stack<Integer>();;
String expression;
public void setExpression(String str) {
expression=str;
}
public String changedWay() {
String changedExpression = "";
Stack signStack = new Stack();// 操作符栈
for (int i = 0; i < expression.length(); i++) {
char c = expression.charAt(i);
if (c >= '0' && c <= '9') {
changedExpression=changedExpression+c;
}
else if (c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/') {
changedExpression=changedExpression+" ";//分隔数字
if (signStack.empty()) {
signStack.push(c);
}
else if (judgeValue(c) >= judgeValue((Character) signStack.peek())) {//优先级高于或等于，运算符号均进栈
signStack.push(c);
}
else {
changedExpression=changedExpression+(char)signStack.pop();
signStack.push(c);
}
}
else if (c=='(') {
signStack.push(c);
}
else if (c==')') {
while((char)signStack.peek()!='(') {
changedExpression=changedExpression+" "+signStack.pop();
}
signStack.pop();
}
}
while(!signStack.empty()){
changedExpression=changedExpression+" "+String.valueOf(signStack.pop());
}
return changedExpression;
}
private static int judgeValue(char c) {
int value = 0;
switch (c) {
case '(':
value = 1;
break;
case '+':
case '-':
value = 2;
break;
case '*':
case '/':
value = 3;
break;
case ')':
value = 4;
default:
value = 0;
}
return value;
}
public int evaluate (String expr)
{//后缀表达式的运算方法
int op1, op2, result = 0;
String token;
StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer (expr);//使用StringTokenizer类分解String对象的字符序列，默认为空格符...
//此时tokenizer为一个分析器
while (tokenizer.hasMoreTokens()) {
token = tokenizer.nextToken();
if (isOperator(token))
{
op2 = (stack.pop()).intValue();//出栈
op1 = (stack.pop()).intValue();//出栈
result = evalSingleOp (token.charAt(0), op1, op2);//String对象第一个字符转换为char类型的方法为：str.charAt(0)
stack.push (new Integer(result));//进栈
}
else {
stack.push(new Integer(Integer.parseInt(token)));//进栈
}
}
return result;
}
private boolean isOperator (String token)
{
return ( token.equals("+") || token.equals("-") ||
token.equals("*") || token.equals("/") );
}
private int evalSingleOp (char operation, int op1, int op2)
{
int result = 0;
switch (operation)
{
case ADD:
result = op1 + op2;
break;
case SUBTRACT:
result = op1 - op2;
break;
case MULTIPLY:
result = op1 * op2;
break;
case DIVIDE:
result = op1 / op2;
}
return result;
}
}
实现截图为：
参考资料：
任务二：两人一组结对编程：
- 参考http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6766748.html#SECDSA
- 结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java
- 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
- 上传测试代码运行结果截图和码云链接
- 获取本机IP地址：DESKTOP-HN1B8O2/172.30.2.248
InetAddress address_3=InetAddress.getLocalHost();
System.out.println(address_3.toString());
- 结对伙伴的IP为：172.30.4.50 所选端口为：1111
- 负责客服端的构建，实现代码为：
- 选用AES加密算法
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.*;
public class Client_2Socket {
public static void main(String[] args) {
Socket Client_2Socket;
DataInputStream Client_2in=null;
DataOutputStream Client_2out=null;
String expr,str;
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入表达式：");
str=scanner.nextLine();
MyBC mybc=new MyBC();
mybc.setExpression(str);
expr=mybc.changedWay();
try {
Client_2Socket=new Socket("172.30.2.248",5353);
Client_2in=new DataInputStream(Client_2Socket.getInputStream());
Client_2out=new DataOutputStream(Client_2Socket.getOutputStream());
Client_2out.writeUTF(expr);
String s=Client_2in.readUTF();
System.out.println("服务器回复：\n"+s);
}
catch (Exception e) {
System.out.println("服务器已断开"+e);
}
}
}
- 结对伙伴负责的服务器端代码为：
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class Server_2 {
public static void main(String[] args) {
ServerSocket Server_2forClient_2=null;
Socket SocketOnServer_2=null;
DataOutputStream Server_2out=null;
DataInputStream Server_2in=null;
try {
Server_2forClient_2=new ServerSocket(5353);
}
catch (IOException e1) {
System.out.println(e1);
//e1.printStackTrace();
}
try {
System.out.println("等待客户端呼叫……");
SocketOnServer_2=Server_2forClient_2.accept();
Server_2out=new DataOutputStream(SocketOnServer_2.getOutputStream());
Server_2in=new DataInputStream(SocketOnServer_2.getInputStream());
String expr=Server_2in.readUTF();
System.out.println("服务器接收到表达式："+expr);
int result;
MyBC mybc=new MyBC();
result=mybc.evaluate(expr);
Server_2out.writeUTF("后缀表达式:"+expr+"，运算结果为："+result);
Thread.sleep(500);
}
catch (Exception e2) {
System.out.println("客户端已断开"+e2);
}
}
}
- 实验截图
任务三：加密结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器
- 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
- 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
- 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
- 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
- 客户端显示服务器发送过来的结果
- 上传测试结果截图和码云链接
- 思路：密文通过TCP传输，而AES密钥通过机密通道传输。
- 负责客服端的构建，代码为：
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.*;
public class Client_3 {
public static void main(String[] args) {
Socket Client_2Socket;
DataInputStream Client_2in=null;
DataOutputStream Client_2out=null;
String expr=null;
String str=null;
String Ciphertext=null;
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入表达式：");
str=scanner.nextLine();
MyBC mybc=new MyBC();
mybc.setExpression(str);
expr=mybc.changedWay();
try {
AES.produceAESKey();//生成AES密钥
byte[]cc= AES.EncryptionAES(expr);//需要传输的密文，数组形式传输。
Ciphertext = Base64.getEncoder().encodeToString(cc);//将加密后的密文由byte[]转换为String类型
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
try {
Client_2Socket=new Socket("172.30.2.248",5300);
Client_2in=new DataInputStream(Client_2Socket.getInputStream());
Client_2out=new DataOutputStream(Client_2Socket.getOutputStream());
Client_2out.writeUTF(Ciphertext);
String s=Client_2in.readUTF();
System.out.println("服务器回复：\n"+s);
}
catch (Exception e) {
System.out.println("服务器已断开"+e);
}
}
}
- 结对伙伴负责构建服务器，代码为：
import sun.security.krb5.internal.crypto.Aes128;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class Server_3 {
public static void main(String[] args) {
ServerSocket Server_2forClient_2=null;
Socket SocketOnServer_2=null;
DataOutputStream Server_2out=null;
DataInputStream Server_2in=null;
try {
Server_2forClient_2=new ServerSocket(5300);
}
catch (IOException e1) {
System.out.println(e1);
}
try {
System.out.println("等待客户端呼叫……");
SocketOnServer_2=Server_2forClient_2.accept();
Server_2out=new DataOutputStream(SocketOnServer_2.getOutputStream());
Server_2in=new DataInputStream(SocketOnServer_2.getInputStream());
String Ciphertext=Server_2in.readUTF();//密文
byte[] data= Base64.getDecoder().decode(Ciphertext);
String expr= AES.DecryptionAES(data);
System.out.println("服务器接收到表达式："+expr);
int result;
MyBC mybc=new MyBC();
result=mybc.evaluate(expr);
Server_2out.writeUTF("后缀表达式:"+expr+"，运算结果为："+result);
Thread.sleep(500);
}
catch (Exception e2) {
System.out.println("客户端已断开"+e2);
}
}
}
- 实验截图
任务四：密钥分发结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器
- 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
- 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
- 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
- 客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换
- 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
- 客户端显示服务器发送过来的结果
- 上传测试结果截图和码云链接
DH算法相关链接：
-
密钥交换实现过程：
- 由消息发送的一方构建密钥，这里由甲方构建密钥。
- 由构建密钥的一方向对方公布其公钥，这里由甲方向乙方发布公钥。
- 由消息接收的一方通过对方公钥构建自身密钥，这里由乙方使用甲方公钥构建乙方密钥。
- 由消息接收的一方向对方公布其公钥，这里由乙方向甲方公布公钥。
使用密钥协定创建共享密钥截图：
使用创建的共享密钥就可以对AES的密钥进行加解密。因为生成的共享密钥为DESede密钥类型，则使用DESede加解密模式，密钥为共享密钥其余不变。即将共享密钥保存于文件Key_DESede_DH.dat中即可。
实现关键代码：
SecretKeySpec k=new SecretKeySpec(sb,"DESede");
FileOutputStream f=new FileOutputStream("A_Key_DESede_DH.dat");//指定产生密钥输出流文件
ObjectOutputStream b=new ObjectOutputStream(f);//将对象序列化，以流的方式进行处理
b.writeObject(k);//通过以对象序列化方式将密钥保存在文件中
- 问题一：生成的共享密钥文件既然是DESede密钥类型，而DESede的长度密钥长度可以是112或168位。但生成的共享密钥的长度不为DESede规定的位数出现错误：
java.security.InvalidKeyException: Invalid key length: 128 bytes - 问题一解决方法：使用AES密码机也不行..........产生同样的错误。
任务五：完整性校验结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器
- 注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
- 基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
- 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
- 客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换
- 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
- 客户端显示服务器发送过来的结果
- 上传测试结果截图和码云链接
- 实验截图：
