实验五 Java网络编程及安全

实验内容

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。

实验步骤

1. 基于Java Socket实现安全传输

2. 基于TCP实现客户端和服务器，结对编程一人负责客户端，一人负责服务器

3. 使用Git进行版本控制

4. 选择对称算法进行数据加解密.

5. 选择非对称算法对对称加密密钥进行密钥分发.

6. 选择合适的Hash算法进行完整性验证.

7. 选择合适的算法对Hash值进行签名/验证.

发送方使用DES对明文加密，属于对称加密算法，加密速度快但是初始密钥分发不能保证其安全性，使用RSE加密DES的密钥信息，然后再用对称加密，可以解决密钥分发问题，又能保障加密速度。

接收方接到信息后，使用对称解密算法，用RSA解密密钥信息，首先发送端用Hash函数产生足以区别文件的摘要值，再由接收端使用相同的Hash函数自行产生文件摘要，并比对与先前解密结果是否相符。

实验代码

（客户端）

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 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();

// 创建连接特定服务器的指定端口的Socket对象

Socket socket = new Socket("192.168.80.1", 8028);

// 网络输入流

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(

socket.getInputStream()));

// 网络输出流

PrintWriter out = new PrintWriter(new BufferedWriter(

new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())), true);

// 创建键盘输入流

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();

BigInteger m = new BigInteger(ptext2);

BigInteger c = m.modPow(e, n);

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();

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);

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);

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 {

}

}

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;

}

}

（服务端）

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 srgs[]) throws Exception {

ServerSocket sc = null;

Socket socket = null;

try {

sc = new ServerSocket(8029);// 创建服务器套接字

System.out.println("端口号:" + sc.getLocalPort());

System.out.println("服务器已经启动...");

socket = sc.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);

String aline2 = in.readLine();

BigInteger c = new BigInteger(aline2);

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();

BigInteger m = c.modPow(d, n);

byte[] keykb = m.toByteArray();

String aline = in.readLine();// 读取客户端传送来的数据

byte[] ctext = parseHexStr2Byte(aline);

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");

System.out.println("从客户端接收到信息为：" + p); // 通过网络输出流返回结果给客户端

String aline3 = in.readLine();

String x = p;

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);

if (aline3.equals(result)) {

System.out.println("匹配成功");

}

out.println("匹配成功");

out.close();

in.close();

sc.close();

} catch (Exception e) {

System.out.println(e);

}

}

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;

}

}





出现的问题及总结

通过ipconfig在命令行中查看IPv4的地址输入Socket中，显示无法连接，通过变化端口再次连接客户端向服务器发送消息，试过几次不同的端口最后显示匹配成功。问题在于如何在用完端口后及时关闭。

在相同的无线网下可以匹配成功并收到客户端的消息，在不同的无线网下IPv4地址不同不能连接。