20165203实验五 网络编程与安全

任务一

两人一组结对编程：

1. 参考(http://www.cnblogs.com/rocedu/p/6766748.html#SECDSA)
2. 结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java
3. 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
4. 上传测试代码运行结果截图和码云链接

一、实验过程：

1.根据娄老师的博客，我们先了解前缀表示法、中缀表示法和后缀表示法的概念：

表达式Exp = S1 + OP + S2(S1 ，S2是两个操作数，OP为运算符)有三种标识方法：

OP + S1 + S2 为前缀表示法
S1 + OP + S2 为中缀表示法
S1 + S2 + OP 为后缀表示法
例如：Exp = a * b + (c - d / e) * f

前缀式: + * a b * - c / d e f
中缀式: a * b + c - d / e * f
后缀式: a b * c d e / - f * +

2.中缀表达式转化成后缀表达式的过程：

• 设立一个栈，存放运算符，首先栈为空；
• 从左到右扫描中缀式，若遇到操作数，直接输出，并输出一个空格作为两个操作数的分隔符；
• 若遇到运算符，则与栈顶比较，比栈顶级别高则进栈，否则退出栈顶元素并输出，然后输出一个空格作分隔符；
• 若遇到左括号，进栈；若遇到右括号，则一直退栈输出，直到退到左括号止。
• 当栈变成空时，输出的结果即为后缀表达式。

3.中缀表达式转化成后缀表达式代码实现：

import java.util.*;public class NewMyBC {String beforeExpression;//未转化的中缀表达式String afterExpression = "";//转化后的后缀表达式int left = 0;//定义左括号数int right = 0;//定义右括号数//判断符号的级别public int judgeGrade(char chi) {int grade = 0;switch (chi) {//左括号是第一级case '(':grade = 1;break;//+和-是第二级case '+':case '-':grade = 2;break;//*和÷是第三级case '*':case '÷':grade = 3;break;// "/"是第四级case '/':grade = 4;break;//右括号是第五级case ')':grade = 5;break;default:grade = 0;}return grade;}public void setBeforeExpression(String exp) {beforeExpression=exp;}public String transformWay() {Stack stack = new Stack();//新建一个空栈int i = 0;char op;while (i < beforeExpression.length()) {op = beforeExpression.charAt(i);//op存放从中缀表达式中取到的元素if (op >= '0' && op <= '9') {afterExpression = afterExpression + op;//如果是数字，则直接输出至后缀表达式} else if (op == '+' || op == '-' || op == '*' || op == '÷') {afterExpression = afterExpression + ' ';//有运算符，在数字之间加空格// 如果栈为空，则运算符直接入栈if (stack.empty()) {stack.push(op);}//根据符号的级别判断操作else if (judgeGrade(op) > judgeGrade((char) stack.peek())) {stack.push(op);//比栈顶级别高或相等，直接入栈} else {afterExpression = afterExpression + String.valueOf(stack.pop()) + ' ';//否则直接输出i--;}} else if (op == '(') {left++;stack.push(op);//左括号直接入栈} else if (op == ')') {afterExpression += " ";right++;while ((char) stack.peek() != '(') {//右括号，出栈，直到左括号为止afterExpression = afterExpression + String.valueOf(stack.pop()) + " ";}stack.pop();}i++;}afterExpression += " ";while(!stack.empty()){afterExpression=afterExpression+String.valueOf(stack.pop())+" ";}if (left != right) {System.out.println("括号有误");System.exit(0);}return afterExpression;}
}

4.后缀表达式求值的步骤：

• 设置一个操作数栈，开始栈为空；
• 从左到右扫描后缀表达式，遇操作数，进栈；
• 若遇运算符，则从栈中退出两个元素，先退出的放到运算符的右边，后退出的放到运算符左边，运算后的结果再进栈，直到后缀表达式扫描完毕。
  此时，栈中仅有一个元素，即为运算的结果。

5.求值代码：

import java.util.Stack;public class MyDC {/*** 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*/private Stack<Integer> stack;//存放操作数的栈public MyDC() {stack = new Stack<Integer>();}public int evaluate(String expr) {int op1, op2, result = 0;String token;StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(expr);//划分表达式while (tokenizer.hasMoreTokens()) {token = tokenizer.nextToken();//将算数表达式分解的if (isOperator(token))//见下方isOperateor方法,当是运算符的时候进入if语句{op2 = (stack.pop()).intValue();op1 = (stack.pop()).intValue();//弹出最上面两个操作数result = evalSingleOp(token.charAt(0), op1, op2);//见下方evaSingleOp方法stack.push(new Integer(result));//将计算结果压栈} else{stack.push(new Integer(Integer.parseInt(token)));//操作数入栈}}return result;//输出结果}private boolean isOperator(String token)//判断是否为运算符,注意用equal语句比较字符串{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;}
}

6.测试代码如下：

import java.util.Scanner;public class MyDCTest {public static void main(String[] args) {String expression, again;int result;try {Scanner in = new Scanner(System.in);do {MyDC evaluator = new MyDC();System.out.println("Enter a valid postfix expression: ");expression = in.nextLine();result = evaluator.evaluate(expression);System.out.println();System.out.println("That expression equals " + result);System.out.print("Evaluate another expression [Y/N]? ");again = in.nextLine();System.out.println();}while (again.equalsIgnoreCase("y"));} catch (Exception IOException) {System.out.println("Input exception reported");}}
}  

二、实验截图：

三、码云链接

任务二

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

一、实验过程：

1.经过与搭档协商，我负责客户端（Client.java）部分，搭档负责服务端（Server.java）部分。

2.客户端部分的代码如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;public class Client {public static void main(String[] args) {Socket socket;//套接字对象DataInputStream in=null;//输入流DataOutputStream out=null;//输出流//中缀表达式的输入String str;Scanner scanner=new Scanner(System.in);System.out.println("请输入中缀表达式：");str=scanner.nextLine();try {socket=new Socket("localhost",5203);in=new DataInputStream(socket.getInputStream());out=new DataOutputStream(socket.getOutputStream());out.writeUTF(str);String s=in.readUTF();System.out.println("结果为：\n"+s);}catch (Exception e) {System.out.println("服务器已断开"+e);}}
}

二、实验截图：

三、码云链接

任务三

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

一、实验过程：

1.我负责客户端，负责编写Client.java.

2.根据娄老师的密码学算法博客，我和搭档所共同完成的DES算法代码如下：

import java.io.*;
import javax.crypto.*;
public class Skey_DES{public static void main(String args[]) throws Exception{KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");kg.init(168);SecretKey k=kg.generateKey( );FileOutputStream  f=new FileOutputStream("key1.dat");ObjectOutputStream b=new  ObjectOutputStream(f);b.writeObject(k);}
}  

3.Client.java代码如下：

在之前的代码上，增加如下代码：

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class Client {public static void main(String[] args) {String mess;Scanner scanner=new Scanner(System.in);System.out.println("请输入问题");mess=scanner.nextLine();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);}System.out.println("客户端提出的问题为："+mess);NewMyBC mybc=new NewMyBC();String str;mybc.setBeforeExpression(mess);str=mybc.transformWay();String mi=EncryptDecrypt.AESEncode(key,str);System.out.println("客户端加密后密文为："+mi);Socket socket;DataInputStream in=null;DataOutputStream out=null;try{  socket=new Socket("localhost",5006);in=new DataInputStream(socket.getInputStream());out=new DataOutputStream(socket.getOutputStream());BufferedReader in1=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));PrintWriter writer=new PrintWriter(socket.getOutputStream());out.writeUTF(mi);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为："+s);Thread.sleep(500);}catch(Exception e) {System.out.println("服务器已断开"+e);}}
}

二、实验截图：

三、码云链接

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

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

一、实验过程：

1.我负责客户端，搭档负责服务器端。

2.根据娄老师的密码学算法博客，我和搭档共同完成的DES算法代码如下：

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{// 读取对方的DH公钥File file=new File("Ckey.dat");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");}
}

public class Dapart {String dapartstring(String str){String s="";char c[]=str.toCharArray();for(int i=0;i<c.length;i++){s=s+c[i]+" ";}return s;}
}

部分代码，具体代码见码云链接
3.客户端的代码在实验二的基础上增加如下代码：

 import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class Client {public static void main(String[] args)throws IOException{String key="";int n=-1;byte [] a=new byte[128];try{  File f=new File("Ckey.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);}String mess;Scanner scanner=new Scanner(System.in);System.out.println("请输入问题：");mess=scanner.nextLine();NewMyBC mybc=new NewMyBC();String str;mybc.setBeforeExpression(mess);str=mybc.transformWay();String m=EncryptDecrypt.AESEncode(key, str);System.out.println("客户加密之后的密文为:"+m);Socket mysocket;DataInputStream in=null;DataOutputStream out=null;try{  mysocket=new Socket("localhost",6006);in=new DataInputStream(mysocket.getInputStream());out=new DataOutputStream(mysocket.getOutputStream());out.writeUTF(m);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为:"+s);Thread.sleep(500);}catch(Exception e) {System.out.println("服务器已断开"+e);}}
}

二、实验截图：

三、码云链接

任务五

实验五 网络编程与安全-5
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

一、实验过程:

1.我负责客户端，搭档负责服务器端。

2.根据娄老师的密码学算法博客，我和搭档共同完成的算法代码如下：

import java.security.*;
public class DigestPass{static String md5(String str) throws Exception{MessageDigest m=MessageDigest.getInstance("MD5");m.update(str.getBytes("UTF8"));byte s[ ]=m.digest( );String result="";for (int i=0; i<s.length; i++){result+=Integer.toHexString((0x000000ff & s[i]) |0xffffff00).substring(6);}return result;}
}  

3.客户端代码如下：

就之前实验二的代码添加如下代码：

 import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class Client {public static void main(String[] args) throws Exception {String key = "";int n = -1;byte[] a = new byte[128];try {File f = new File("Ckey.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);}String mess;Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入问题为：");mess = scanner.nextLine();NewMyBC mybc = new NewMyBC();String str;mybc.setBeforeExpression(mess);str = mybc.transformWay();String md5 = DigestPass.md5(str);String mw = EncryptDecrypt.AESEncode(key, str);System.out.println("客户端提供的MD—5为：" + md5);System.out.println("客户加密之后的密文为：" + mw);Socket mysocket;DataInputStream in = null;DataOutputStream out = null;try {mysocket = new Socket("localhost", 2010);in = new DataInputStream(mysocket.getInputStream());out = new DataOutputStream(mysocket.getOutputStream());out.writeUTF(mw);out.writeUTF(md5);String answer = in.readUTF();   //in读取信息，堵塞状态System.out.println("客户收到服务器的回答为：" + answer);Thread.sleep(500);} catch (Exception e) {System.out.println("服务器已断开" + e);}}
}

部分代码，具体代码见码云链接

二、实验截图：

三、码云链接

实验过程中遇到的问题及解决办法

Q：在运行代码时，提示Error:(1, 1) java: 非法字符: '\ufeff'，该怎么做？

A：我百度了一下，找到了一篇博客，根据博客里的步骤，解决了问题。

实验体会总结

本次实验，我主要负责客户端代码，搭档负责服务器端代码，许多算法也是我们根据娄老师的博客共同研究出来的。本次实验是最后一次实验了，本学期的确受Java折磨不少，但是还是感谢娄老师给我们提供了很多新的学习方法，相信以后Java会帮助我们很多的。