实验五 网络编程及安全

实验五 网络编程与安全

一、实验内容：

 1.运行教材上TCP代码，结对进行，一人服务器，一人客户端；

 2.利用加解密代码包，编译运行代码，一人加密，一人解密；

 3.集成代码，一人加密后通过TCP发送；

 注：加密使用AES或者DES/AES或者DES加密密钥key并发送，使用服务器的公钥加密/公钥算法使用RSA或DH/检验发送信息的完整性使用MD5或者SHA3；

 4.用Git进行版本控制。

 5.完成Blog

二、实验步骤：

1、首先建立一个Socket对象，用来连接特定服务器的指定端口，输入的参数是ip地址和端口，注意ip地址是服务器的ip地址，即运行服务器的那台主机的ip地址。

2、用BufferedReader对象获得从服务器传来的网络输入流，用PrintWriter对象获得从客户端向服务器输出数据的网络输出流，用BufferedReader对象创建键盘输入流，以便客户端从键盘上输入信息。以上根据TCP的客户端代码编写。3、先用RSA算法加密DES的秘钥，加密采用服务器的公钥。将加密后的秘钥传送给服务器。

4、用DES算法加密明文，将密文传到服务器。然后计算明文的Hash函数值，传送给服务器。

（以上用到的加密算法、秘钥、Hash函数计算过程均利用的老师提供的代码。）

5、从网络输入流读取结果，把从服务端返回的结果输出出来。

6、在抛出异常部分，因为继承的是Exception类，所以直接输出抛出的异常。

7、代码写好后，先运行服务器，再运行客户端，显示“服务器已经启动后”启动客户端，，连接成功会显示“已经建立连接”，然后就可以从客户端输入数据发送到服务器了。

客户端代码：

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 ComputeTCPClient {
　　public static void main(String srgs[]) throws Exception{
　　　　try {
　　　　　　KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");//方法getInstance（ ）的参数为字符串类型，指定加密算法的名称
　　　　　　kg.init(168); //该步骤一般指定密钥的长度
　　　　　　SecretKey k=kg.generateKey( );//生成密钥
　　　　　　byte[] ptext2=k.getEncoded();
　　　　　　//String kstr=parseByte2HexStr(kb);

　　　　　　//创建连接特定服务器的指定端口的Socket对象
　　　　　　//Socket socket = new Socket("192.168.1.105", 4425);
　　　　　　Socket socket = new Socket("192.168.1.105", 4420);
　　　　　　//获得从服务器端来的网络输入流
　　　　　　BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
　　　　　　//获得从客户端向服务器端输出数据的网络输出流
　　　　　　PrintWriter out=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true);
　　　　　　//创建键盘输入流，以便客户端从键盘上输入信息
　　　　　　BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

　　　　　　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();
　　　　　　//System.out.println("e= "+e);
　　　　　　//System.out.println("n= "+n);
　　　　　　//byte ptext2[]=kstr.getBytes("UTF8");
　　　　　　BigInteger m=new BigInteger(ptext2);
　　　　　　BigInteger c=m.modPow(e,n);
　　　　　　//System.out.println("c= "+c);
　　　　　　String cs=c.toString( );
　　　　　　out.println(cs); //通过网络传送到服务器

　　　　　　System.out.print("请输入待发送的数据：");
　　　　　　String s=stdin.readLine(); //从键盘读入待发送的数据
　　　　　　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); //通过网络传送到服务器

　　　　　　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);

　　　　/*s=result;
　　　　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();
　　　　//System.out.println("e= "+e);
　　　　//System.out.println("n= "+n);
　　　　byte ptext2[]=s.getBytes("UTF8");
　　　　BigInteger m=new BigInteger(ptext2);
　　　　BigInteger c=m.modPow(e,n);
　　　　//System.out.println("c= "+c);
　　　　String cs=c.toString( );
　　　　out.println(cs); //通过网络传送到服务器*/

　　　　str=in.readLine();//从网络输入流读取结果
　　　　System.out.println( "从服务器接收到的结果为："+str); //输出服务器返回的结果
　　}
　　catch (Exception e) {
　　　　System.out.println(e);
　　}
　　finally{
　　　　//stdin.close();
　　　　//in.close();
　　　　//out.close();
　　　　//socket.close();
　　}

}
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;
　　}
}

运行结果：

结对伙伴陈雨鑫，负责服务器：http://www.cnblogs.com/20135132yoggie

三、实验中遇到的问题：

     同时将加密密钥和密文文件打包发送时服务器无法区分两个数据流重新定义一个新端口，将两个文件分别从两个不同的端口分别发送。

四、实验体会：

     本次实验室我和我的同伴共同完成的，虽然DES RSA加密代码是现成的，但在重新整合方面还是有一定难度，而且团队合作讲究一致，协调。一旦出现问题，两个人都必须作出或多或少的调整，在反馈过程中出现的难题最终都被我们克服，得到了想要的结果，成功完成了此次实验。

    通过本次试验对Java网络编程的一般步骤有了了解，特别是客户端：

       1、建立网络连接。客户端网络编程的第一步都是建立网络连接。在建立网络连接时需要指定连接到的服务器的IP地址和端口号，建立完成以后，会形成一条虚拟的连接，后续的操作就可以通过该连接实现数据交换了。

       2、交换数据。连接建立以后，就可以通过这个连接交换数据了。交换数据严格按照请求响应模型进行，由客户端发送一个请求数据到服务器，服务器反馈一个响应数据给客户端，如果客户端不发送请求则服务器端就不响应。根据逻辑需要，可以多次交换数据，但是还是必须遵循请求响应模型。

       3、关闭网络连接。在数据交换完成以后，关闭网络连接，释放程序占用的端口、内存等系统资源，结束网络编程。

    最基本的步骤一般都是这三个步骤，在实际实现时，步骤2会出现重复，在进行代码组织时，由于网络编程是比较耗时的操作，所以一般开启专门的现场进行网络通讯。

另外，在通信中如何选择Java安全API?

    机密性：使用对称算法加密（eg:分组密码算法：DES/AES）

    完整性：HASH算法（eg:MD5）

    不可抵赖性:非对称算法进行签名（eg:RSA）