20175308实验五《网络编程与安全》实验报告

时间：2019-05-31 23:42:53 阅读：117 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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20175308实验五《网络编程与安全》实验报告

实验内容

任务一

任务要求

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

实验过程

中缀转后缀以及后缀式计算的内容从结对到选做题已完成多次，这里不做阐述，详情参见结对博客

实验截图

任务二

任务要求

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，把后缀表达式通过网络发送给服务器
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
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

实验过程

从任务二开始真正进入到了网络编程部分的内容。确定IP地址后，我们要运用第十三章学到的知识。建立套接字传输见下图：

IP地址获取：

具体步骤可参见下方代码

实验代码

客户端

package task_2;
import task_1.MyBC;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Socket mySocket;
        DataInputStream in = null;
        DataOutputStream out = null;
        try{
            mySocket =new Socket("172.20.10.7",5303);
            in = new DataInputStream(mySocket.getInputStream());
            out = new DataOutputStream(mySocket.getOutputStream());
            System.out.println("请输入中缀表达式");
            String question = scanner.nextLine();
            MyBC myBC = new MyBC();
            String suffixquestion = myBC.toSuffix(question);
            out.writeUTF(suffixquestion);
            String result = in.readUTF();
            System.out.println("客户端收到答案："+result);
            Thread.sleep(500);
        }
        catch (Exception e){
            System.out.println("服务器已断开");
        }

    }
}

服务器端

package task_2;
import task_1.MyDC;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class Sever {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket =null;
        Socket socket = null;
        DataOutputStream out = null;
        DataInputStream in =null;
        try{
            serverSocket =new ServerSocket(5303);
        }
        catch (IOException e){
            System.out.println(e);
        }
        try{
            System.out.println("等待客户呼叫");
            socket = serverSocket.accept();
            out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
            in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
            String suffixquestion = in.readUTF();
            MyDC myDC= new MyDC();
            String result = myDC.evaluate(suffixquestion);
            out.writeUTF(result);
            System.out.println("已将答案发回至客户端");
            Thread.sleep(500);
        }
        catch (Exception e){
            System.out.println("客户已断开连接");
        }

    }
}

运行截图

技术图片

任务三

任务要求

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

实验过程

从任务三开始，逐渐加入密码学的内容。对传输内容进行加密。步骤如下（省略任务二中计算的）：

获取密钥

获取密钥生成器：KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");
初始化密钥生成器：kg.init(168);
生成密钥：SecretKey k=kg.generateKey( );
通过对象序列化方式将密钥保存在文件中：

FileOutputStream f=new FileOutputStream("key1.dat");
ObjectOutputStream b=new ObjectOutputStream(f);
b.writeObject(k);

任务三中，密钥由双方协商获得，因此该生成密钥文件由双方共同保存。

加密过程（Client端执行）

从文件中获取密钥

FileInputStream f=new FileInputStream("key1.dat");
ObjectInputStream b=new ObjectInputStream(f);
Key k=(Key)b.readObject( );

创建密码器（Cipher对象）Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");
初始化密码器：cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
执行加密：byte ctext[]=cp.doFinal(ptext);（ptext是byte数组形式的明文）
传输密文长度：out.writeUTF(ctext.length+"")
建立循环，传输密文：

for(int i=0; i<ctext.length; i++){
     out.writeUTF(ctext[i]+"");
}

解密过程（Sever端）

到初始化密码器前与加密基本一致。初始化模式选择cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
读入密文长度：int length = Integer.valueOf(in.readUTF());
建立循环读入密文：

 for(int i =0;i<length;i++){
                String temp = in.readUTF();
                ctext[i] = Byte.parseByte(temp);
            }

执行解密：byte[] ptext = cp.doFinal(ctext);
将计算好的答案传输回客户端：out.writeUTF(myDC.evaluate(p));

实验代码：
客户端

package task_3;
import task_1.MyBC;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import java.security.*;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Socket mySocket;
        DataInputStream in = null;
        DataOutputStream out = null;
        try{
            mySocket =new Socket("172.20.10.7",5308);
            in = new DataInputStream(mySocket.getInputStream());
            out = new DataOutputStream(mySocket.getOutputStream());
            System.out.println("请输入中缀表达式");
            String question = scanner.nextLine();
            MyBC myBC = new MyBC();
            String suffixquestion = myBC.toSuffix(question);
            FileInputStream f=new FileInputStream("key1.dat");
            ObjectInputStream b=new ObjectInputStream(f);
            Key k=(Key)b.readObject( );
            Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");
            cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
            byte ptext[]=suffixquestion.getBytes("UTF8");
            byte ctext[]=cp.doFinal(ptext);
            out.writeUTF(ctext.length+"");
            for(int i = 0;i<ctext.length;i++){
                out.writeUTF(ctext[i]+"");
            }
            String result =in.readUTF();
            System.out.println("收到服务器答案："+result);
            Thread.sleep(500);
        }
        catch (Exception e){
            System.out.println("服务器已断开");
        }

    }
}

服务端

package task_3;
import task_1.MyDC;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.security.*;
import java.util.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
public class Sever {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket =null;
        Socket socket = null;
        DataOutputStream out = null;
        DataInputStream in =null;
        try{
            serverSocket =new ServerSocket(5308);
        }
        catch (IOException e){
            System.out.println(e);
        }
        try{
            MyDC myDC = new MyDC();
            System.out.println("等待客户呼叫");
            socket = serverSocket.accept();
            out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
            in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
            int length = Integer.valueOf(in.readUTF());
            byte ctext[] = new byte[length];
            for(int i =0;i<length;i++){
                String temp = in.readUTF();
                ctext[i] = Byte.parseByte(temp);
            }
            FileInputStream f2 = new FileInputStream("keykb1.dat");
            int num2 = f2.available();
            byte[] keykb = new byte[num2];
            f2.read(keykb);
            SecretKeySpec 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("被解密的后缀表达式：" + p);
            out.writeUTF(myDC.evaluate(p));
            System.out.print("已将答案发送至客户端");
            Thread.sleep(500);
        }
        catch (Exception e){
            System.out.println("客户已断开连接");
        }

    }
}

实验截图

技术图片

任务四

任务要求

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

实验过程

DH算法是建立在DH公钥和私钥的基础上的， A需要和B共享密钥时，A和B各自生成DH公钥和私钥，公钥对外公布而私钥各自秘密保存。

我的理解是，Sever端和Client端各自生成一对公私钥，除此之外还要用有对方的公钥。这样己方私钥和对方公钥生成的共享密钥是完全相同的，然后Client端用该共享密钥对原密钥进行加密后随密文一并传输到服务端，服务端调用共享密钥先解密出原密钥，然后再执行对密文的解密，最大程度的确保了通信的保密性。

DH算法使用如下：

首先我们先使用娄老师在Java密码学算法中提供的Key_DH.java生成Sever端和Client端的公私钥。
加密时读入己方私钥和对方公钥，生成共享密钥（以Client端为例）

 FileInputStream f1=new FileInputStream("Severpub.dat");
            ObjectInputStream b1=new ObjectInputStream(f1);
            PublicKey  pbk=(PublicKey)b1.readObject( );
            //读取自己的DH私钥
            FileInputStream f2=new FileInputStream("Clientpri.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();
            byte[] sb2 = new byte[24];
            for(int i =0;i<24;i++){
                sb2[i]=sb[i];
            }
         SecretKeySpec k1=new  SecretKeySpec(sb2,"DESede");

以加密模式对sb2初始化Cipher对象cp
执行加密

实验代码
客户端

package task_4;

import task_1.MyBC;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import java.security.*;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Socket mysocket;
        DataInputStream in = null;
        DataOutputStream out = null;
        try {
            mysocket = new Socket("172.20.10.5", 5308);
            in = new DataInputStream(mysocket.getInputStream());
            out = new DataOutputStream(mysocket.getOutputStream());
            KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DESede");
            kg.init(168);
            SecretKey k = kg.generateKey();
            byte[] kb = k.getEncoded();
            System.out.println("请输入中缀表达式：");
            String question = scanner.nextLine();
            MyBC myBC = new MyBC();
            String suffix = myBC.toSuffix(question);
            System.out.println(suffix);
            //中缀表达式加密
            Cipher cp = Cipher.getInstance("DESede");
            cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
            byte ptext[] = suffix.getBytes("UTF8");
            byte ctext[] = cp.doFinal(ptext);
            out.writeUTF(ctext.length + "");
            for (int i = 0; i < ctext.length; i++) {
                out.writeUTF(ctext[i] + "");
            }
            //对密钥进行加密
            FileInputStream f1=new FileInputStream("Severpub.dat");
            ObjectInputStream b1=new ObjectInputStream(f1);
            PublicKey  pbk=(PublicKey)b1.readObject( );
            //读取自己的DH私钥
            FileInputStream f2=new FileInputStream("Clientpri.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();
            //取共享密钥的24位
            byte[] sb2 = new byte[24];
            for(int i =0;i<24;i++){
                sb2[i]=sb[i];
            }
            System.out.println("共享密钥为：");
            for(int i =0;i<sb2.length;i++){
                System.out.print(sb2[i]+" ");
            }
            SecretKeySpec k1=new  SecretKeySpec(sb2,"DESede");
            cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k1);
            //对原密钥执行加密
            byte ckey[] = cp.doFinal(kb);
            //传输加密后密钥的长度
            out.writeUTF(ckey.length + "");
            //传输加密后的密钥
            for (int i = 0; i < ckey.length; i++) {
                out.writeUTF(ckey[i] + "");
            }
            System.out.println();
            String result = in.readUTF();
            System.out.println("客户端收到回答" + result);
            Thread.sleep(500);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("服务器连接断开" + e);
        }
    }
}

服务器端

package task_4;
import task_1.MyDC;
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import java.security.*;
public class Sever {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverForClient = null;
        Socket socketOnServer = null;
        DataOutputStream out = null;
        DataInputStream in = null;
        MyDC myDC = new MyDC();
        try{
            serverForClient = new ServerSocket(5308);
        }catch (IOException e1){
            System.out.println(e1);
        }
        try{
            System.out.println("等待客户呼叫");
            socketOnServer = serverForClient.accept();
            out = new DataOutputStream(socketOnServer.getOutputStream());
            in = new DataInputStream(socketOnServer.getInputStream());
            //获取密文
            String clength = in.readUTF();
            byte []ctext = new byte[Integer.parseInt(clength)];
            for(int i=0; i<Integer.parseInt(clength); i++){
                String temp = in.readUTF();
                ctext[i] = Byte.parseByte(temp);
            }
            //获取密钥
            String keylength = in.readUTF();
            byte []ckey = new byte[Integer.parseInt(keylength)];
            for(int i=0; i<Integer.parseInt(keylength); i++){
                String temp = in.readUTF();
                ckey[i] = Byte.parseByte(temp);
            }
            FileInputStream f1=new FileInputStream("Clientpub.dat");
            ObjectInputStream b1=new ObjectInputStream(f1);
            PublicKey  pbk=(PublicKey)b1.readObject( );
            //读取自己的DH私钥
            FileInputStream f2=new FileInputStream("Severpri.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();
            byte[] sb2 = new byte[24];
            for(int i =0;i<24;i++){
                sb2[i]=sb[i];
            }
            System.out.println("共享密钥为：");
            for(int i =0;i<sb2.length;i++){
                System.out.print(sb2[i]+" ");
            }
            SecretKeySpec k1=new  SecretKeySpec(sb2,"DESede");
            Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");
            cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k1);
            //对密钥进行解密
            byte []pkey=cp.doFinal(ckey);
            //密文解密
            SecretKeySpec k=new  SecretKeySpec(pkey,"DESede");
            cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
            byte []ptext=cp.doFinal(ctext);
            String suffix = new String(ptext,"UTF8");
            System.out.println();
            System.out.println("客户端收到提问："+suffix);
            out.writeUTF(myDC.evaluate(suffix)+"");
            System.out.println("已将结果发送至客户端");
            Thread.sleep(500);
        }catch (Exception e){
            System.out.println("连接断开"+e);
        }
    }
}

实验截图

技术图片

任务五

任务要求

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
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实验过程

生成MessageDigest对象：MessageDigest m=MessageDigest.getInstance("MD5")
传入需要计算的字符串：m.update(x.getBytes("UTF8" ))
计算消息摘要：byte s[ ]=m.digest( )
处理计算结果

添加代码

MessageDigest m = MessageDigest.getInstance("MD5");
            m.update(suffix.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);
            }

实验截图

技术图片

实验中遇到的问题与解决

1.任务4中使用DH算法失败

在任务四的进行过程中，我运行代码后，打印共享密钥后就会退出程序，且不返回结果。技术图片

我们首先发现共享密钥明显过长，添加错误描述后发现错误原因为：java.security.InvalidKeyException: Wrong key size即对密钥加密时的不满足DES算法的标准密钥长度，所以每次程序执行到给原密钥加密的步骤就会失败。

解决

经过翻找网上资料，询问同学，我发现该共享密钥只取前24位。只需要建立另一个byte数组将其取出即可。

实验体会

本次实验结合了网络编程、密码学概念、结对编程等多种元素，算得上是一次综合性非常强的实验。在实验过程中，多个所学内容的整合让我对所学内容充分利用，让所学的知识除了理论性更增添了实践性。

20175308实验五《网络编程与安全》实验报告

标签：write pre i++ valueof 责任 log question 保存自己的

原文地址：https://www.cnblogs.com/darklord0604/p/10957826.html

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20175308实验五《网络编程与安全》实验报告

20175308实验五《网络编程与安全》实验报告

实验内容

任务一

任务要求

实验过程

实验截图

任务二

任务要求

实验过程

实验代码

运行截图

任务三

任务要求

实验过程

获取密钥

加密过程（Client端执行）

解密过程（Sever端）

实验代码：

实验截图

任务四

任务要求

实验过程

实验代码

实验截图

任务五

任务要求

实验过程

添加代码

实验截图

实验中遇到的问题与解决

1.任务4中使用DH算法失败

解决

实验体会