20145320《Java程式設計》第五次實驗報告
北京電子科技學院（BESTI）實驗報告
課程：Java程式設計
班級：1453
指導教師：婁嘉鵬
實驗日期：2016.05.06 18:30-21:30
實驗名稱：實驗五 Java網路程式設計
實驗內容
1.用書上的TCP程式碼，實現伺服器與客戶端。
2.客戶端與伺服器連線
3.客戶端中輸入明文，利用DES演算法加密，DES的祕鑰用RSA公鑰密碼中伺服器的公鑰加密，計算明文的Hash函式值，一起傳送給客戶端
4.客戶端用RSA公鑰密碼中伺服器的私鑰解密DES的，祕鑰，用祕鑰對密文進行解密，得出明文。計算求得明文的Hash函式值，檢查是否與傳送過來的一致，如果一直，則表示匹配成功。
實驗步驟
1.思路
混合金鑰系統：
資訊(明文)採用DES金鑰加密,使用RSA加密前面的DES金鑰資訊,最終將混合資訊進行傳遞。同時用hash函式將明文進行用作驗證。
而接收方接收到資訊後，用RSA解密DES金鑰資訊，再用RSA解密獲取到的金鑰資訊解密密文資訊，最終就可以得到我們要的資訊(明文)。用hash函式對解出的明文進行驗證，與傳送過來的hash值相等，驗證通過。
- 2.使用書上的客戶端和伺服器程式碼與老師給的程式碼組合，實現上述功能。
首先建立一個Socket物件，用來連線特定伺服器的指定埠，輸入的引數是ip地址和埠，注意ip地址是伺服器的ip地址，即執行伺服器的那臺主機的ip地址。
怎麼檢視主機的ip地址呢？在命令列中輸入ipconfig即可。如下圖所示：
輸入“netstat -na”就能看到當前的埠號的佔用情況。
客戶端：
用BufferedReader物件獲得從伺服器傳來的網路輸入流，用PrintWriter物件獲得從客戶端向伺服器輸出資料的網路輸出流，用BufferedReader物件建立鍵盤輸入流，以便客戶端從鍵盤上輸入資訊。以上根據TCP的客戶端程式碼編寫。
下一步是先用RSA演算法加密DES的祕鑰，加密採用伺服器的公鑰。將加密後的祕鑰傳送給伺服器。
然後用DES演算法加密明文，將密文傳到伺服器。
然後計算明文的Hash函式值，傳送給伺服器。
以上用到的加密演算法、祕鑰、Hash函式計算過程均利用的老師提供的程式碼。
最後從網路輸入流讀取結果，把從服務端返回的結果輸出出來。
在丟擲異常部分，因為繼承的是Exception類，所以直接輸出丟擲的異常。
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();
// 建立連線特定伺服器的指定埠的Socket物件
Socket socket = new Socket("10.43.39.110", 8080);//這裡輸入的是伺服器的ip地址和埠號，埠號要注意和伺服器保持一致。
// 獲得從伺服器端來的網路輸入流
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
// 獲得從客戶端向伺服器端輸出資料的網路輸出流
PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())), true);
// 建立鍵盤輸入流，以便客戶端從鍵盤上輸入資訊
BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//RSA演算法，使用伺服器端的公鑰對DES的金鑰進行加密
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); // 通過網路將加密後的祕鑰傳送到伺服器
//用DES加密明文得到密文
System.out.print("請輸入待傳送的資料：");
String s = stdin.readLine(); // 從鍵盤讀入待傳送的資料
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); // 通過網路將密文傳送到伺服器
// 將客戶端明文的Hash值傳送給伺服器
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);//通過網路將明文的Hash函式值傳送到伺服器
str = in.readLine();// 從網路輸入流讀取結果
System.out.println("從伺服器接收到的結果為：" + str); // 輸出伺服器返回的結果
}
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;
}
}伺服器程式碼：
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);// 建立伺服器套接字
System.out.println("埠號:" + link.getLocalPort());
System.out.println("伺服器已經啟動...");
socket = link.accept(); // 等待客戶端連線
System.out.println("已經建立連線");
//獲得網路輸入流物件的引用
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//獲得網路輸出流物件的引用
PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())), true);
// 使用伺服器端RSA的私鑰對DES的金鑰進行解密
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對密文進行解密
String readline = in.readLine();//讀取客戶端傳送來的資料
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");//編碼轉換
System.out.println("從客戶端接收到資訊為：" + p); //列印解密結果
// 使用Hash函式檢測明文完整性
String aline3 = in.readLine();
String x = p;
MessageDigest m2 = MessageDigest.getInstance("MD5");//使用MD5演算法返回實現指定摘要演算法的 MessageDigest物件
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);
}
}
//二進位制轉換成十六進位制，防止byte[]數字轉換成string型別時造成的資料損失
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());//將字串中的小寫字母轉換成大寫字母,然後加在字串上
}
return sb.toString();
}
//將十六進位制轉換為二進位制
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;
}
}連結成功，接收資訊解密資訊成功，匹配成功
三、實驗中遇到的問題
- 兩臺電腦一直無法聯通
剛開始我們用的IP地址是從網路上搜ip出來的地址，然後顯示連線超時。之後用在命令列中用ipconfig檢視地址，找到自己的IPv4地址，但是換上之後還是顯示連線超時。
之後我們不連線在cmcc-edu中，而是一臺電腦連線網路然後放wifi給另一臺電腦使用，然後再次連線兩臺電腦，連通。
- 顯示連通了之後，客戶端向伺服器傳送訊息，但是顯示有異常。將埠換了一個變成埠8080之後，再次連線傳送訊息，成功。原因是這個剛剛那個埠被佔用了，要麼你重啟，要麼你換個埠。
- 3.在這周所學的網路程式設計中的
InetAddressDemo也可以得到本機的IP地址
