Java实验报告（实验五）

实      验      报      告

课程：移动平台应用开发实践  班级：201592  姓名：艾鸽  学号：20159201

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   

 

我的实验搭档是石宇婷    http://www.cnblogs.com/20159205syt/，客户端由我负责，她负责服务端

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

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MD5算法进行完整性验证。

 在本次试验中我组用DES加密和RSA解密。

实验结果：

 服务器设置好端口号，开启服务：

　

客户端运行发送经过加密的数据及明文的hash值，从服务器得到匹配成功的回复

（e,n）是服务器的公钥对，用于对会话密钥的加密，c是加密后的会话密钥。

服务器从客户端得到c进行解密得到会话密钥,并将密文解密得到明文，最后使用hash算法查看是否匹配成功

d是服务器的私钥，m是会话密钥。将读到的密文用会话密钥解密得到20159201艾鸽的明文。最后判定hash值匹配成功。

 

实验代码：

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 args[]) throws Exception{

      try {

            KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");//Java中KeyGenerator类中提供了创建对称密钥的方法；

            kg.init(168); //初始化密钥生成器，指定密钥的长度。        
            SecretKey k=kg.generateKey( );//生成密钥，使用第一步获得的KeyGenerator类型的对象中generateKey( )方法可以获得密钥。其类型为SecretKey类型，可用于以后的加密和解密。

            byte[] ptext2= k.getEncoded();// 获取主要编码格式，将返回的编码放在byte类型的数组中。

          

            Socket socket = new Socket("127.0.0.1",2048);//创建连接到服务器的8080端口

            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));//从服务器端获得输入流

            PrintWriter out=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true); //获得向服务器端输出数据的输出

            BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); //从键盘上输入信息

           

            //服务器端RSA的公钥对DES的密钥进行加密

            FileInputStream f3=new FileInputStream("c:/Skey_RSA_pub.dat");//将文件中保存的对象读取出来以便使用

            ObjectInputStream b2=new ObjectInputStream(f3);

            RSAPublicKey  pub_key=(RSAPublicKey)b2.readObject( );//生成公钥

            BigInteger e=pub_key.getPublicExponent();

            BigInteger n=pub_key.getModulus();//模

            System.out.println("e= "+e);

            System.out.println("n= "+n);//(n,e)是公钥

            BigInteger m=new BigInteger(ptext2);

            BigInteger c=m.modPow(e,n);

            System.out.println("c= "+c);

            String cs=c.toString( );

            out.println(cs);  //传送到服务器

           

            System.out.print("请输入待发送的数据："); 

            String s=stdin.readLine(); //从键盘读入要发送的发信息

            Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");//获取Cipher实例 密码器

            cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,  k);//初始化cipher ENCRYPT_MODE表示加密DECRYPT_MODE解密 ， k是密钥

            byte by[]=s.getBytes("UTF8");//获取字符串的utf8字节码

            byte miby[]=cp.doFinal(by);//加密后的字节码

            String str=parseByte2HexStr(miby);//获取密文字符串

            out.println(str);  //传送到服务器

           

            //将客户端的明文哈希值传送给密文

            String x=s;

            MessageDigest m2=MessageDigest.getInstance("MD5");//通过其静态方法getInstance( )生成MessageDigest对象。

            m2.update(x.getBytes( ));//x为需要计算的字符串,用getBytes( )方法生成字符串数组。

            byte ss[ ]=m2.digest( );//计算的结果通过字节类型的数组返回。

            String result="";//将计算结果ss转换为字符串

            for (int i=0; i<ss.length; i++){

            result+=Integer.toHexString((0x000000ff & ss[i]) | 0xffffff00).substring(6);

            }

            System.out.println(result);

            out.println(result);

       

            str=in.readLine();//读取结果

            System.out.println( "从服务器接收到的结果为："+str);

        }

       catch (Exception e) {

           System.out.println(e);

      }

     }

     

    //将二进制转换成16进制

     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(); 

    } 

   

     //将16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; 

    } 

}

　　服务器端：

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(2049);// 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("c:/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("c:/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;

    }

}

　　

实验问题

1. 两台电脑连接出问题，客户端有connection reset错误。

服务器端有invalid key length错误。

调试多遍都没成功，但是将这个代码在同学电脑个运行程序实现，这点让我十分困惑，我将和我实验搭档继续做这个实验，在下周给老师检查前把这个问题解决

2.端口每次通信后都要更换，否则实验失败。