课程：Java程序与设计 班级：1353 姓 名：吴子怡 学号：20135313
小组成员： 20135113肖昱
成绩： 指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2015.6.9
实验密级： 预习程度： 实验时间：15:30-18:00
仪器组次： 必修/选修：选修 实验序号：5
实验名称：Java网络编程及安全
实验目的与要求：结对编程，实现客户端和服务器之间数据的发送与接收，实现加解密和验证Hash函数值。
实验仪器：
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名称 |
型号 |
数量 |
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PC |
DELL |
1 |
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Eclipse |
1 |
一、实验内容
1.用TCP代码，实现服务器与客户端。
2.客户端与服务器连接
3.客户端中输入明文，利用DES算法加密，DES的秘钥用RSA公钥密码中服务器的公钥加密.
4.客户端用RSA公钥密码中服务器的私钥解密DES的，秘钥，用秘钥对密文进行解密，得出明文。
二.实验过程。
1.客户端 与服务器的连接。
服务器代码：
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.security.SecureRandom;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
public class ServerTest {
int port = 8821;
void start() {
Socket s = null;
try {
ServerSocket ss = new ServerSocket(port); //创建一个ServerSocket套接字对象,并绑定在8821端口上
while (true) {
// 选择进行传输的文件
String filePath = "C:\Users\wzy\Desktop\服务器\jiami.txt";
File fi = new File(filePath); //通过将给定路径名字符串转换为抽象路径名来创建一个新 File 实例
System.out.println("文件长度:" + (int) fi.length());
s = ss.accept();
System.out.println("建立socket链接");
DataInputStream dis = new DataInputStream(new BufferedInputStream(s.getInputStream())); //DataInputStream:使用指定的底层 InputStream 创建一个 DataInputStream;
dis.readByte(); //返回此输入流的下一个字节，以有符号 8 位 byte 的形式表示。
DataInputStream fis = new DataInputStream(new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath)));
DataOutputStream ps = new DataOutputStream(s.getOutputStream());//创建一个新的数据输出流，将数据写入指定基础输出流
ps.writeUTF(fi.getName());
ps.flush();
ps.writeLong((long) fi.length());
ps.flush();
int bufferSize = 8192; //缓冲区，1k
byte[] buf = new byte[bufferSize];
while (true) {
int read = 0;
if (fis != null) {
read = fis.read(buf);
}
if (read == -1) {
break;
}
ps.write(buf, 0, read);
}
ps.flush();// 直到socket超时，导致数据不完整。
fis.close();
s.close();
System.out.println("文件传输完成");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String arg[]) {
new ServerTest().start();
}
}
客户端Socket代码：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class ClientSocket {
private String ip;
private int port;
private Socket socket = null;
DataOutputStream out = null;
DataInputStream getMessageStream = null;
public ClientSocket(String ip, int port) {
this.ip = ip;
this.port = port;
}
/** *//**
* 创建socket连接
*
* @throws Exception
* exception
*/
public void CreateConnection() throws Exception {
try {
socket = new Socket(ip, port);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
if (socket != null)
socket.close();
throw e;
} finally {
}
}
public void sendMessage(String sendMessage) throws Exception {
try {
out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
if (sendMessage.equals("Windows")) {
out.writeByte(0x1);
out.flush();
return;
}
if (sendMessage.equals("Unix")) {
out.writeByte(0x2);
out.flush();
return;
}
if (sendMessage.equals("Linux")) {
out.writeByte(0x3);
out.flush();
} else {
out.writeUTF(sendMessage);
out.flush();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
if (out != null)
out.close();
throw e;
} finally {
}
}
public DataInputStream getMessageStream() throws Exception {
try {
getMessageStream = new DataInputStream(new BufferedInputStream(socket.getInputStream()));
return getMessageStream;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
if (getMessageStream != null)
getMessageStream.close();
throw e;
} finally {
}
}
public void shutDownConnection() {
try {
if (out != null)
out.close();
if (getMessageStream != null)
getMessageStream.close();
if (socket != null)
socket.close();
} catch (Exception e) {
}
}
}
客户端Test代码：
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileOutputStream;
public class ClientTest {
private ClientSocket cs = null;
private String ip = "192.168.253.1";// 设置成服务器IP
private int port = 8821;
private String sendMessage = "Windwos";
public ClientTest() {
try {
if (createConnection()) {
sendMessage();
getMessage();
}
} catch (Exception ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
private boolean createConnection() {
cs = new ClientSocket(ip, port);
try {
cs.CreateConnection();
System.out.print("连接服务器成功!" + "
");
return true;
} catch (Exception e) {
System.out.print("连接服务器失败!" + "
");
return false;
}
}
private void sendMessage() {
if (cs == null)
return;
try {
cs.sendMessage(sendMessage);
} catch (Exception e) {
System.out.print("发送消息失败!" + "
");
}
}
private void getMessage() {
if (cs == null)
return;
DataInputStream inputStream = null;
try {
inputStream = cs.getMessageStream();
} catch (Exception e) {
System.out.print("接收消息缓存错误
");
return;
}
try {
//本地保存路径，文件名会自动从服务器端继承而来。
String savePath = "E:\客户端\";
int bufferSize = 8192;
byte[] buf = new byte[bufferSize];
int passedlen = 0;
long len=0;
savePath += inputStream.readUTF();
DataOutputStream fileOut = new DataOutputStream(new BufferedOutputStream(new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(savePath))));
len = inputStream.readLong();
System.out.println("文件的长度为:" + len + "
");
System.out.println("开始接收文件!" + "
");
while (true) {
int read = 0;
if (inputStream != null) {
read = inputStream.read(buf);
}
passedlen += read;
if (read == -1) {
break;
}
//下面进度条本为图形界面的prograssBar做的，这里如果是打文件，可能会重复打印出一些相同的百分比
System.out.println("文件接收了" + (passedlen * 100/ len) + "%
");
fileOut.write(buf, 0, read);
}
System.out.println("接收完成，文件存为" + savePath + "
");
fileOut.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("接收消息错误" + "
");
return;
}
}
public static void main(String arg[]) {
new ClientTest();
}
}
在这只做简单代码展示，具体传输文件见下述步骤。
2.用DES加密明文，并传输给服务器密文。
DES加密代码：
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.security.SecureRandom;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
public class DESJiaMi {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// DES算法要求有一个可信任的随机数源
SecureRandom sr = new SecureRandom();
// 获得密匙数据
FileInputStream fi = new FileInputStream(new File("key.txt"));
byte rawKeyData[] = new byte[fi.available()];
fi.read(rawKeyData);
fi.close();
// 从原始密匙数据创建DESKeySpec对象
DESKeySpec dks = new DESKeySpec(rawKeyData);
// 创建一个密匙工厂，然后用它把DESKeySpec转换成一个SecretKey对象
SecretKey key = SecretKeyFactory.getInstance("DES").generateSecret(dks);
// Cipher对象实际完成加密操作
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
// 用密匙初始化Cipher对象
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, sr);
// 现在，获取要加密的文件数据
FileInputStream fi2 = new FileInputStream(new File("lib.txt"));
byte data[] = new byte[fi2.available()];
fi2.read(data);
fi2.close();
// 正式执行加密操作
byte encryptedData[] = cipher.doFinal(data);
// 用加密后的数据文件
FileOutputStream fo = new FileOutputStream(new File("jiami.txt"));
fo.write(encryptedData);
fo.close();
new ServerTest().start();
}
}
DES解密代码：
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.security.SecureRandom;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;
public class DESJieMi {
public static void main(String[] args) throws Exception {
new ClientTest();
// DES算法要求有一个可信任的随机数源
SecureRandom sr = new SecureRandom();
// 获得密匙数据
FileInputStream fi = new FileInputStream(new File("key.txt"));
byte rawKeyData[] = new byte[fi.available()];// = new byte[5];
fi.read(rawKeyData);
fi.close();
// 从原始密匙数据创建一个DESKeySpec对象
DESKeySpec dks = new DESKeySpec(rawKeyData);
// 创建一个密匙工厂，然后用它把DESKeySpec对象转换成一个 SecretKey对象
SecretKey key = SecretKeyFactory.getInstance("DES").generateSecret(dks);
// Cipher对象实际完成解密操作
Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
// 用密匙初始化Cipher对象
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, sr);
// 现在，获取数据并解密
FileInputStream fi2 = new FileInputStream(new File("jiami.txt"));
byte encryptedData[] = new byte[fi2.available()];
fi2.read(encryptedData);
fi2.close();
// 正式执行解密操作
byte decryptedData[] = cipher.doFinal(encryptedData);
// 这时把数据还原成原有的类文件
FileOutputStream fo = new FileOutputStream(new File("jiemi.txt"));
fo.write(decryptedData);
}
}
密钥 key.txt
lib.txt表示明文
通过服务器与客户端相连，服务器将加密后的文件jiami.txt传输给客户端待用。
加密后的密文 jiami.txt
3.RSA加密密钥，传输，RSA解密获得密钥。
服务器使用已给出的代码加密密钥。原理相近，不作截图展示。
代码为老师上课在Java学习群中给出的代码包，也不作截图展示。
将所加密内容发给客户端。并进行解密，得到客户端解密后的密钥。
4.用密钥解密密文。
解密代码所生成的jiemi.txt。
【实验体会】
本次实验中大部分代码都是老师既定给好的，而我们的主要任务是对要实现的传输、加解密、连接等进行处理衔接，让我们从编程一跃提升到有目的性的实战。这次实验主要分为三个部分，一是多线程客户端和服务器的连接，而是RSA公钥加密，三是DES加密。我认为，这些内容都是要跨科目实现的，不管是密码学还是计网，都在这过程中起着很大的作用。然而，实验中也遇到不少问题，也较为琐碎。和搭档讨论后，对方给了我很多指导，也逐渐能够看到实验结果离我越来越近。以后还是需要更多地寻找实验操作，多和在Java方面学习更深入的同学探讨来提升自己的能力。
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步骤 |
耗时 |
百分比 |
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需求分析 |
30m |
30% |
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设计 |
10m |
10% |
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代码实现 |
10m |
10% |
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测试 |
40m |
40% |
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分析总结 |
10m |
10% |