Java第四次實驗報告

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北京電子科技學院（BESTI）

實    驗    報    告

課程名稱：Java程式設計實驗      班級：1352         姓名：洪韶武     學號：20135219

成績：                                  指導教師：婁嘉鵬                    實驗日期：2015.06.09

實驗密級：                            預習程度：                             實驗時間： 15:30~18:00            

儀器組次：   19                      必修/選修：選修                     實驗序號：04

實驗名稱：                                java開發環境的熟悉                                  

 實驗目的與要求:

       1．掌握Java網路編程的方法；                                                                         

       2．掌握Java安全編程的方法；                                                                         

       3．能綜合使用各種技術。                                                                               

 實驗儀器：

名  稱	型  號	數  量
PC	MAC	1

 

 

 

 

 

 

 

實驗內容：

1.運行教材上TCP代碼，結對進行，一人伺服器，一人用戶端；

2.利用加解密程式碼封裝，編譯運行代碼，一人加密，一人解密；

3.整合代碼，一人加密後通過TCP發送；

註：加密使用AES或者DES/AES或者DES加密金鑰key並發送，使用伺服器的公開金鑰加密/公開金鑰演算法使用RSA或DH/檢驗發送資訊的完整性使用MD5或者SHA3；

4.用Git進資料列版本設定。

5.完成Blog

實驗步驟：

1、編寫網路通訊程式(基於TCP)

2、對通訊內容使用對稱式加密演算法進行加密

3 、使用非對稱演算法分發對稱式加密中使用的密鑰

4、對通訊內容進行摘要計算並驗證

代碼：

用戶端：

// file name£ºComputeTCPClient.java
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 ComputeTCPClient {
public static void main(String srgs[]) throws Exception{
try {
KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");
SecretKey k=kg.generateKey( );
byte[] ptext2=k.getEncoded();
//String kstr=parseByte2HexStr(kb);


//Socket socket = new Socket("192.168.155.4", 4421);
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 4421);

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

PrintWriter out=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);

BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

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();
//System.out.println("e= "+e);
//System.out.println("n= "+n);
//byte ptext2[]=kstr.getBytes("UTF8");
BigInteger m=new BigInteger(ptext2);
BigInteger c=m.modPow(e,n);
//System.out.println("c= "+c);
String cs=c.toString( );
out.println(cs); 
System.out.print("請輸入待發送的資料:"); 
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);
String str=parseByte2HexStr(ctext);
out.println(str); 

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);

str=in.readLine();
System.out.println( "從伺服器接收到的結果為"+str); 
}
catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
finally{
//stdin.close();
//in.close();
//out.close();
//socket.close();
}

}
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; 
} 
}

伺服器：

// file name£ºComputeTCPServer.java
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 ComputeTCPServer{
public static void main(String srgs[]) throws Exception {
ServerSocket sc = null;
Socket socket=null;
try {
sc= new ServerSocket(4421);
System.out.println("連接埠號碼:" + sc.getLocalPort());
System.out.println("伺服器已經啟動...");
socket = sc.accept(); 
System.out.println("已經建立串連");

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

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();
//System.out.println("d= "+d);
//System.out.println("n= "+n);
BigInteger m=c.modPow(d,n);
//System.out.println("m= "+m);
byte[] keykb=m.toByteArray();
//String aline3=new String(mt,"UTF8");
//String aline3=parseByte2HexStr(byte buf[]);

String aline=in.readLine();
//FileInputStream f2=new FileInputStream("keykb1.dat");
//int num2=f2.available();
//byte[] keykb=new byte[num2]; 
//f2.read(keykb);
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("從用戶端接收到資訊為:"+p); 

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; 
} 
}

實驗結果：

 

實驗中遇到的問題及其解決方案：

1.將DES或AES演算法加入socket檔案中對輸入及輸出進行加解密時，一直不知道怎樣將密碼演算法與原程式結合，對擷取輸入進行加密。 

後經過對密碼演算法的研究，利用java內建的很多庫和方法，用位元數組儲存結果，還要進行進位轉化，終於完成加解密和傳輸工作。

如下：

BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

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();

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);

2.用戶端和伺服器串連時對socket的host理解不夠，之前出現串連失敗的地方，後來放棄了書上getbyname的方法，自己設定了127.0.0.1本機地址，也可以實現兩機間通訊。

三、實驗體會：

 

 

步驟	耗時(min)	百分比
需求分析	20	15%
設計	20	15%
代碼實現	60	46%
測試	20	15%
分析總結	10	8%

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