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

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。

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