20165324 Java实验五网络编程与安全

2023-08-14 23:24:22

20165324 Java实验五网络编程与安全

一、实验报告封面

课程：Java程序设计班级：1653班姓名：何春江学号：20165324

指导教师：娄嘉鹏实验日期：2018年5月28日

实验时间：13:45 - 15:25 实验序号：24

实验名称：网络编程与安全

二、实验内容

任务一：两人一组结对编程：

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

实现中缀表达式转后缀表达式

import java.util.Stack;

import java.util.StringTokenizer;

public class MyBC {

    /** constant for addition symbol */

    private final char ADD = '+';

    /** constant for subtraction symbol */

    private final char SUBTRACT = '-';

    /** constant for multiplication symbol */

    private final char MULTIPLY = '*';

    /** constant for division symbol */

    private final char DIVIDE = '/';

    /** the stack */

    Stack<Integer> stack=new Stack<Integer>();;

    String expression;

    public void setExpression(String str) {

        expression=str;

    }

    public  String changedWay() {

        String changedExpression = "";

        Stack signStack = new Stack();// 操作符栈

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

            char c = expression.charAt(i);

            if (c >= '0' && c <= '9') {

                changedExpression=changedExpression+c;

            }

            else if (c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/') {

                changedExpression=changedExpression+" ";//分隔数字

                if (signStack.empty()) {

                    signStack.push(c);

                }

                else if (judgeValue(c) >= judgeValue((Character) signStack.peek())) {//优先级高于或等于，运算符号均进栈

                    signStack.push(c);

                }

                else {

                    changedExpression=changedExpression+(char)signStack.pop();

                    signStack.push(c);

                }

            }

            else if (c=='(') {

                signStack.push(c);

            }

            else if (c==')') {

                while((char)signStack.peek()!='(') {

                    changedExpression=changedExpression+" "+signStack.pop();

                }

                signStack.pop();

            }

        }

        while(!signStack.empty()){

            changedExpression=changedExpression+" "+String.valueOf(signStack.pop());

        }

        return changedExpression;

    }

    private static int judgeValue(char c) {

        int value = 0;

        switch (c) {

            case '(':

                value = 1;

                break;

            case '+':

            case '-':

                value = 2;

                break;

            case '*':

            case '/':

                value = 3;

                break;

            case ')':

                value = 4;

            default:

                value = 0;

        }

        return value;

    }

    public int evaluate (String expr)

    {//后缀表达式的运算方法

        int op1, op2, result = 0;

        String token;

        StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer (expr);//使用StringTokenizer类分解String对象的字符序列，默认为空格符...

        //此时tokenizer为一个分析器

        while (tokenizer.hasMoreTokens()) {

            token = tokenizer.nextToken();

            if (isOperator(token))

            {

                op2 = (stack.pop()).intValue();//出栈

                op1 = (stack.pop()).intValue();//出栈

                result = evalSingleOp (token.charAt(0), op1, op2);//String对象第一个字符转换为char类型的方法为：str.charAt(0)

                stack.push (new Integer(result));//进栈

            }

            else {

                stack.push(new Integer(Integer.parseInt(token)));//进栈

            }

        }

        return result;

    }

    private boolean isOperator (String token)

    {

        return ( token.equals("+") || token.equals("-") ||

                token.equals("*") || token.equals("/") );

    }

    private int evalSingleOp (char operation, int op1, int op2)

    {

        int result = 0;

        switch (operation)

        {

            case ADD:

                result = op1 + op2;

                break;

            case SUBTRACT:

                result = op1 - op2;

                break;

            case MULTIPLY:

                result = op1 * op2;

                break;

            case DIVIDE:

                result = op1 / op2;

        }

        return result;

    }

}

码云链接
实现截图为：

参考资料：

任务二：两人一组结对编程：

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

获取本机IP地址：DESKTOP-HN1B8O2/172.30.2.248

InetAddress address_3=InetAddress.getLocalHost();

System.out.println(address_3.toString());

结对伙伴的IP为：172.30.4.50 所选端口为：1111
负责客服端的构建，实现代码为：
选用AES加密算法

import java.io.DataInputStream;

import java.io.DataOutputStream;

import java.net.Socket;

import java.util.*;

public class Client_2Socket {

    public static void main(String[] args) {

        Socket Client_2Socket;

        DataInputStream Client_2in=null;

        DataOutputStream Client_2out=null;

        String expr,str;

        Scanner scanner=new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入表达式：");

        str=scanner.nextLine();

        MyBC mybc=new MyBC();

        mybc.setExpression(str);

        expr=mybc.changedWay();

        try {

            Client_2Socket=new Socket("172.30.2.248",5353);

            Client_2in=new DataInputStream(Client_2Socket.getInputStream());

            Client_2out=new DataOutputStream(Client_2Socket.getOutputStream());

            Client_2out.writeUTF(expr);

            String s=Client_2in.readUTF();

            System.out.println("服务器回复：\n"+s);

        }

        catch (Exception e) {

            System.out.println("服务器已断开"+e);

        }

    }

}

结对伙伴负责的服务器端代码为：

import java.io.*;

import java.net.*;

import java.util.*;

public class Server_2 {

    public static void main(String[] args) {

        ServerSocket Server_2forClient_2=null;

        Socket SocketOnServer_2=null;

        DataOutputStream Server_2out=null;

        DataInputStream Server_2in=null;

        try {

            Server_2forClient_2=new ServerSocket(5353);

        }

        catch (IOException e1) {

            System.out.println(e1);

            //e1.printStackTrace();

        }

        try {

            System.out.println("等待客户端呼叫……");

            SocketOnServer_2=Server_2forClient_2.accept();

            Server_2out=new DataOutputStream(SocketOnServer_2.getOutputStream());

            Server_2in=new DataInputStream(SocketOnServer_2.getInputStream());

            String expr=Server_2in.readUTF();

            System.out.println("服务器接收到表达式："+expr);

            int result;

            MyBC mybc=new MyBC();

            result=mybc.evaluate(expr);

            Server_2out.writeUTF("后缀表达式:"+expr+"，运算结果为："+result);

            Thread.sleep(500);

        }

        catch (Exception e2) {

            System.out.println("客户端已断开"+e2);

        }

    }

}

实验截图

任务三：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

思路：密文通过TCP传输，而AES密钥通过机密通道传输。
负责客服端的构建，代码为：

import java.io.DataInputStream;

import java.io.DataOutputStream;

import java.net.Socket;

import java.util.*;

public class Client_3 {

    public static void main(String[] args) {

        Socket Client_2Socket;

        DataInputStream Client_2in=null;

        DataOutputStream Client_2out=null;

        String expr=null;

        String str=null;

        String Ciphertext=null;

        Scanner scanner=new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入表达式：");

        str=scanner.nextLine();

        MyBC mybc=new MyBC();

        mybc.setExpression(str);

        expr=mybc.changedWay();

        try {

            AES.produceAESKey();//生成AES密钥

            byte[]cc= AES.EncryptionAES(expr);//需要传输的密文，数组形式传输。

            Ciphertext = Base64.getEncoder().encodeToString(cc);//将加密后的密文由byte[]转换为String类型

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }

        try {

            Client_2Socket=new Socket("172.30.2.248",5300);

            Client_2in=new DataInputStream(Client_2Socket.getInputStream());

            Client_2out=new DataOutputStream(Client_2Socket.getOutputStream());

            Client_2out.writeUTF(Ciphertext);

            String s=Client_2in.readUTF();

            System.out.println("服务器回复：\n"+s);

        }

        catch (Exception e) {

            System.out.println("服务器已断开"+e);

        }

    }

}

结对伙伴负责构建服务器，代码为：

import sun.security.krb5.internal.crypto.Aes128;

import java.io.*;

import java.net.*;

import java.util.*;

public class Server_3 {

    public static void main(String[] args) {

        ServerSocket Server_2forClient_2=null;

        Socket SocketOnServer_2=null;

        DataOutputStream Server_2out=null;

        DataInputStream Server_2in=null;

        try {

            Server_2forClient_2=new ServerSocket(5300);

        }

        catch (IOException e1) {

            System.out.println(e1);

        }

        try {

            System.out.println("等待客户端呼叫……");

            SocketOnServer_2=Server_2forClient_2.accept();

            Server_2out=new DataOutputStream(SocketOnServer_2.getOutputStream());

            Server_2in=new DataInputStream(SocketOnServer_2.getInputStream());

            String Ciphertext=Server_2in.readUTF();//密文

            byte[] data= Base64.getDecoder().decode(Ciphertext);

            String expr= AES.DecryptionAES(data);

            System.out.println("服务器接收到表达式："+expr);

            int result;

            MyBC mybc=new MyBC();

            result=mybc.evaluate(expr);

            Server_2out.writeUTF("后缀表达式:"+expr+"，运算结果为："+result);

            Thread.sleep(500);

        }

        catch (Exception e2) {

            System.out.println("客户端已断开"+e2);

        }

    }

}

实验截图

任务四：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

DH算法相关链接：

DH算法原理
密钥交换算法DH（Java实现)
密钥交换实现过程：
1. 由消息发送的一方构建密钥，这里由甲方构建密钥。
2. 由构建密钥的一方向对方公布其公钥，这里由甲方向乙方发布公钥。
3. 由消息接收的一方通过对方公钥构建自身密钥，这里由乙方使用甲方公钥构建乙方密钥。
4. 由消息接收的一方向对方公布其公钥，这里由乙方向甲方公布公钥。
使用密钥协定创建共享密钥截图：

使用创建的共享密钥就可以对AES的密钥进行加解密。因为生成的共享密钥为DESede密钥类型，则使用DESede加解密模式，密钥为共享密钥其余不变。即将共享密钥保存于文件Key_DESede_DH.dat中即可。
实现关键代码：

        SecretKeySpec k=new  SecretKeySpec(sb,"DESede");

        FileOutputStream  f=new FileOutputStream("A_Key_DESede_DH.dat");//指定产生密钥输出流文件

        ObjectOutputStream b=new  ObjectOutputStream(f);//将对象序列化，以流的方式进行处理

        b.writeObject(k);//通过以对象序列化方式将密钥保存在文件中

问题一：生成的共享密钥文件既然是DESede密钥类型，而DESede的长度密钥长度可以是112或168位。但生成的共享密钥的长度不为DESede规定的位数出现错误：java.security.InvalidKeyException: Invalid key length: 128 bytes
问题一解决方法：使用AES密码机也不行..........产生同样的错误。

任务五：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
上传测试结果截图和码云链接

实验截图：

码农公寓

20165324 Java实验五 网络编程与安全

一、实验报告封面

二、实验内容

任务一：两人一组结对编程：

参考资料：

任务二：两人一组结对编程：

任务三：加密结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器

任务四：密钥分发结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器

任务五：完整性校验结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器

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