20145233韩昊辰 第五次实验报告

20145233 《Java程序设计》实验报告五：Java网络编程及安全

实验要求

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。

实验内容

JDK的安装与环境变量配置

• 和我结对的是高其同学：高其的博客链接
• 我负责服务端的设计与建立。

实验步骤

前期准备

1.预先安装好JDK，并配置好环境变量，相关操作在第一篇博客环境变量的配置中已经进行了说明。
2.老师给了相关的代码，需要将其中关键的代码链接起来。

需求分析

设计一个服务器和客户端的链接，使得在信息在传输过程中进行加密。加密的方式通过我的公钥来加密，在我这里收到信息后用我的私钥进行解密。

设计

容易出现的问题

• 问题1：开始的时候需要连接，我们首先使用的是内网，在cmd中使用ipconfig来查找自己计算机的IP地址，继续在cmd中使用ping 对方的IP地址来检查连接，结果不能通过，咨询了学长，好像是因为高其的电脑还有一个虚拟机的原因，于是关闭虚拟机。
  但是依旧没有办法完成连接。
  失败的连接：

• 问题2：接着更换了我第一个手机自己产生的热点，还是不行，应该是网络问题，于是我们又更换了第二个手机来产生热点，结果可以使用了。结论：第一个手机热点有毒。
  最后连接上的图：
  

• 问题3：开始的时候没有完全搞清楚他的加密和解密方式，并没有将各自的公私钥放在里面，导致每次都是出现什么系统找不到指定的文件。最后发现我们好蠢，还以为是自己在传送时再选择加密方式，其实要在里面带上文件。最后请教同学才把正确的公私钥放在指定的位置，要放在和src同级目录下。

代码实现&调试

这里我先贴上我服务器的代码：

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(2030);// 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("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("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;
    }
}

idea中的执行结果

分析总结

这次实验我觉得应该是最为复杂的了，相比之前的四个实验，这个实验中老师给出了大量的相关知识和各个代码，只是将这些东西结合起来本事就是一项比较复杂的工作，因为需要将每个部分的代码搞清楚，并且在连接时候，总是有很多错误，结合了学长学姐之前的一些学习经验，明白了如何查找相关的IP地址以及通过cmd来检验是否连接成功。
最后试验成功的时候，还是很让人高兴的，毕竟花了这么长时间，从这次实验中学到了很多，没有想到java原来还可以这么用，真的是很方便，我觉得我需要学习的地方还有很多，这个实验也很复杂，我还没有完全搞清楚，这个还需要努力。
在实验开始的时候发一个信息没办法发送，显示超出129byte，但是多次重试后就可成功。我们认为这是线程的问题。

PSP时间:

步骤	时间	百分比
需求设计	1h	12.5%
设计	2h	25.0%
代码实现	2h	25.0%
测试	1h	12.5%
分析总结	2h	25.0%

参考资料

老师给的大量相关的实验包。
《Java学习笔记(第8版)》学习指导
积极主动敲代码，使用JUnit学习Java