20175325 《JAVA程序设计》实验五《网络编程与安全》实验报告
一、实验报告封面
课程：Java程序设计 班级：1753班 姓名：石淦铭
学号：20175325
指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2019年5月28日
实验序号：实验五
实验名称：网络编程与安全
二、实验内容及步骤：
（一）、实验一
1、题目：
- 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
2、解答：
- 由中缀式求得后缀式可以使用栈，伪代码如下：
- 设立一个栈，存放运算符，首先栈为空；
- 从左到右扫描中缀式，若遇到操作数，直接输出，并输出一个空格作为两个操作数的分隔符；
- 若遇到运算符，则与栈顶比较，比栈顶级别高则进栈，否则退出栈顶元素并输出，然后输出一个空格作分隔符；
- 若遇到左括号，进栈；若遇到右括号，则一直退栈输出，直到退到左括号止。
- 当栈变成空时，输出的结果即为后缀表达式。
- 后缀表达式求值的伪代码如下：
- 设置一个操作数栈，开始栈为空；
- 从左到右扫描后缀表达式，遇操作数，进栈；
- 若遇运算符，则从栈中退出两个元素，先退出的放到运算符的右边，后退出的放到运算符左边，运算后的结果再进栈，直到后缀表达式扫描完毕。
- 重复以上步骤，直至后缀表达式结束，栈中最后一个数字就是所求表达式的值。
- 实验代码：
MyBC：
public class MyBC {
private Stack theStack;
private String input;
private String output = "";
public MyBC(String in) {
input = in;
int stackSize = input.length();
theStack = new Stack(stackSize);
}
public String doTrans() {
for (int j = 0; j < input.length(); j++) {
char ch = input.charAt(j);
switch (ch) {
case '+':
case '-':
gotOper(ch, 1);
break;
case '*':
case '/':
gotOper(ch, 2);
break;
case '(':
theStack.push(ch);
break;
case ')':
gotParen(ch);
break;
default:
output = output + ch;
break;
}
}
while (!theStack.isEmpty()) {
output = output + theStack.pop();
}
return output;
}
public void gotOper(char opThis, int prec1) {
while (!theStack.isEmpty()) {
char opTop = theStack.pop();
if (opTop == '(') {
theStack.push(opTop);
break;
} else {
int prec2;
if (opTop == '+' || opTop == '-')
prec2 = 1;
else
prec2 = 2;
if (prec2 < prec1) {
theStack.push(opTop);
break;
} else
output = output + opTop;
}
}
theStack.push(opThis);
}
public void gotParen(char ch) {
while (!theStack.isEmpty()) {
char chx = theStack.pop();
if (chx == '(')
break;
else
output = output + chx;
}
}
class Stack {
private int maxSize;
private char[] stackArray;
private int top;
public Stack(int max) {
maxSize = max;
stackArray = new char[maxSize];
top = -1;
}
public void push(char j) {
stackArray[++top] = j;
}
public char pop() {
return stackArray[top--];
}
public char peek() {
return stackArray[top];
}
public boolean isEmpty() {
return (top == -1);
}
}
}
MyDC：
import java.util.StringTokenizer;
import java.util.Stack;
public class MyDC {
private final char ADD = '+';
private final char SUBTRACT = '-';
private final char MULTIPLY = '*';
private final char DIVIDE = '/';
private Stack<Integer> stack;
public MyDC() {
stack = new Stack<Integer>();
}
public int evaluate(String expr) {
int op1, op2, result = 0;
String token;
StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(expr);
while (tokenizer.hasMoreTokens()) {
token = tokenizer.nextToken();
//如果是运算符，调用isOperator
if (isOperator(token)) {
//从栈中弹出操作数2
op2 = stack.pop();
//从栈中弹出操作数1
op1 = stack.pop();
//根据运算符和两个操作数调用evalSingleOp计算result;
result=evalSingleOp(token.charAt(0), op1, op2);
//计算result入栈;
stack.push(result);
} else//如果是操作数
//操作数入栈;
stack.push(Integer.parseInt(token));
}
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;
}
}
- 实验截图：
（二）、实验二
1、题目：
- 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，把后缀表达式通过网络发送给服务器
- 服务器接收到后缀表达式，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
2、解答：
- 对象建立方法:使用
Socket类 Socket构造方法：Socket(String host,int port)ServerSocket对象与服务器端套接字- 构造方法：
ServerSocket(int port) - 使用方法accept()将客户端的套接字和服务器端的套接字连接起来
- 套接字通信基本原则：
- 服务器启动一个专门的线程，在该线程中和客户的套接字建立连接
- 套接字的输入流在读取信息时可能发生阻塞，客户端和服务器端都需要在一个单独的线程中读取信息
- ServerSocket和Socket不同，服务器套接字的角色是，等待来自客户端的连接请求。一旦服务器套接字获得了一个连接请求，它就会创建一个Socket实例，以处理和客户端的通信。
客户端：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class Client
{
public static void main(String srgs[]) throws Exception
{
try
{
Socket socket=new Socket("127.0.0.1",5325);
System.out.println("客户端启动成功");
// 向本机的10001端口发出客户请求
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
// 由系统标准输入设备构造BufferedReader对象
PrintWriter write = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
// 由Socket对象得到输出流，并构造PrintWriter对象
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
// 由Socket对象得到输入流，并构造相应的BufferedReader对象
String readline, infix, expression;
readline = br.readLine();
MyBC theTrans = new MyBC(readline);
infix = theTrans.doTrans();
StringBuilder newInfix = new StringBuilder(infix.replace(" ",""));
for (int i = 1; i < infix.length()+(i+1)/2 ; i=i+2) {
newInfix.insert(i," ");
}
System.out.println("后缀表达式为： " + newInfix);
expression=newInfix.toString();
while (!readline.equals("end")) {
// 若从标准输入读入的字符串为 "end"则停止循环
write.println(expression);
// 将从系统标准输入读入的字符串输出到Server
write.flush();
// 刷新输出流，使Server马上收到该字符串
System.out.println("客户端发来的消息为:" + expression);
// 在系统标准输出上打印读入的字符串
System.out.println("服务器发来的结果为:" + in.readLine());
// 从Server读入一字符串，并打印到标准输出上
readline = br.readLine(); // 从系统标准输入读入一字符串
} // 继续循环
write.close(); // 关闭Socket输出流
in.close(); // 关闭Socket输入流
socket.close(); // 关闭Socket
}
catch (Exception e)
{
System.out.println(e);//输出异常
}
finally
{
}
}
}
服务端：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class Server{
public static void main(String srgs[]) throws Exception
{
ServerSocket sc = null;
Socket socket=null;
try
{
MyDC evaluator = new MyDC();
sc= new ServerSocket(5325);//创建服务器套接字
System.out.println("端口号:" + sc.getLocalPort());
System.out.println("服务器启动");
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();
System.out.println("客户端发来的信息为："+aline2);
int ans = evaluator.evaluate(aline2);
out.println(ans);
System.out.println("result = "+ans);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
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;
}
}
结果截图：
（三）、实验三
1、题目：
- 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
2、解答：
- 实现DES加密步骤：
- 对称密钥的生成和保存；
- 用对称密钥进行加密和解密；
- 从文件中获取加密时使用的密钥，使用密钥进行解密。
- 生成密钥
SecretKey k=kg.generateKey( ) - 码云链接：
https://gitee.com/sgm5/text1/commit/9fefe9ece87abfd612451df2a0c4e7d8e52f1e23 - 实验截图：
（四）、实验四
1、题目：
- 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
2、解答：
- DH算法：
- DH密钥交换算法的安全性基于有限域上的离散对数难题。基于这种安全性，通过DH算法进行密钥分配，使得消息的收发双方可以安全地交换一个密钥，再通过这个密钥对数据进行加密和解密处理。
- 创建DH公钥和私钥；
- 再创建共享密钥。
- 使用
KeyPairGenerator类创建DH公钥和私钥 - 码云链接：
https://gitee.com/sgm5/text1/commit/d0b6bc4ae80ea6862fc098017fb0133035e52694 - 实验截图：
（五）、实验五
1、题目：
- 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
2、解答：
三、PSP：
| 步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 需求分析 | 30 | 11% |
| 设计 | 50 | 19% |
| 代码实现 | 90 | 34% |
| 测试 | 45 | 17% |
| 分析总结 | 50 | 19% |