20145326 《Java程序設計》實驗五——Java網絡編程及安全實驗報告

實驗內容

1．掌握Socket程序的編寫；

2．掌握密碼技術的使用；

3．設計安全傳輸系統。

實驗步驟

我和20145211黃志遠http://www.cnblogs.com/nostalgia-/組隊編程，我設計Client部分。

• 確定服務器端IP地址和端口

  用設計服務器的電腦打開cmd命令行，在其中輸入ipconfig查詢服務器的IPv4地址並讓負責客戶端的用戶記錄下來，創立一個端口號且服務器和客戶端一致（最好不要為8080、8030這些常見的）。

• 
• 
• 將Skey_RSA_priv.dat與Skey_RSA_pub.dat拷貝至與src同級的文件夾內，這樣運行后才不會顯示錯誤“系統找不到指定文件”。

• 編寫代碼

  1.建立一個Socket對象，用來建立一個端口號與客戶端相連，獲得網絡輸入流與輸出流對象的引用。

  2.使用服務器端RSA的私鑰對DES的密鑰進行解密，對秘鑰進行解密之后使用DES對密文進行解密。

  3.計算解密后的hash值來確定解密是否正確。

  注：加密算法、秘鑰、Hash函數計算過程均利用的老師提供的代碼

  客戶端代碼如下：

• package exp05;
  
  /**
   * Created by Administrator on 2016/5/6.
   */
          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.*;
  /**
   * Created by Think on 2016/5/6.
   */
  public class 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();
  
              // 創建連接特定服務器的指定端口的Socket對象
              Socket socket = new Socket("192.168.43.125", 12335);//這里輸入的是服務器的ip地址和端口號，端口號要注意和服務器保持一致。
  
              // 獲得從服務器端來的網絡輸入流
              BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
  
              // 獲得從客戶端向服務器端輸出數據的網絡輸出流
              PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())), true);
  
              // 創建鍵盤輸入流，以便客戶端從鍵盤上輸入信息
              BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
  
              //RSA算法，使用服務器端的公鑰對DES的密鑰進行加密
              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); // 通過網絡將加密后的秘鑰傳送到服務器
  
              //用DES加密明文得到密文
              System.out.print("請輸入待發送的數據：");
              String s = stdin.readLine(); // 從鍵盤讀入待發送的數據
              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); // 通過網絡將密文傳送到服務器
  
              // 將客戶端明文的Hash值傳送給服務器
              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);//通過網絡將明文的Hash函數值傳送到服務器
  
              str = in.readLine();// 從網絡輸入流讀取結果
              System.out.println("從服務器接收到的結果為：" + str); // 輸出服務器返回的結果
          }
          catch (Exception e)
          {
              System.out.println(e);//輸出異常
          }
          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;
      }
  }

• 匹配連接

  1.運行服務器端代碼；

  2.顯示“服務器已經啟動后”運行客戶端代碼；

  3.顯示“已經建立連接”就證明雙方已經連接好了；

  4.客戶端輸入要傳輸的信息；

  5.服務器端顯示從客戶端接受到的信息；

  6.雙方匹配成功，並在客戶端顯示“匹配成功”的消息。

• 
• 我們將端口設置為：12333. 從命令行中得知服務器的IP為：192.168.43.125
• 服務器方：
• 
• 然后服務器方點擊“run”，客戶端再“run”，這樣就建立了連接。
• 

      客戶端輸入發送的數據：

• 
• 服務器收到數據：
• 

• 實驗中的問題和解決過程

  • 問題1：運行后顯示錯誤“系統找不到指定文件”。
  • 解決：將Skey_RSA_priv.dat拷貝至與src同級的文件夾內。
  • 問題2：服務器啟動后客戶端顯示錯誤java.net.SocketException: Connection reset（連接重置）。
  • 解決：沒有關閉上次運行的窗口，端口號被占用，關閉上次運行的窗口后就可以成功了。
  • 問題3：服務器啟動后客戶端顯示錯誤`java.net.ConnectException: Connection timed out: connect（連接超時）.

  • 解決：我們推斷可能是網絡連接有問題。我們最初同時使用edu的wifi，結果為連接超時；然后，我們連接同一台手機散發的熱點，結果仍然為連接超時；最后，我用服務器端的電腦給客戶端散發WiFi，結果就成功了，很神奇。

  • 實驗代碼托管截圖

  • 客戶端代碼：
  • 
    • 服務器代碼：
    • 

• PSP(Personal Software Process)時間

• 步驟	耗時	百分比
  需求分析	10min	12.5%
  設計	20min	25%
  代碼實現	20min	25%
  測試	20min	25%
  分析總結	10min	12.5%