北京电子科技学院
实 验 报 告
课程：移动平台应用开发实践 班级：201592 姓名：艾鸽 学号：20159201
成绩：___________ 指导老师：娄嘉鹏 实验日期 :2015.10.25
实验名称： 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
我的实验搭档是石宇婷 http://www.cnblogs.com/20159205syt/，客户端由我负责，她负责服务端
实验步骤：
1、基于Java Socket实现安全传输
2、给予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
4、选择对称算法进行数据加密
5、选择非对称算法对对称加密密钥进行密钥分发
6、选择MD5算法进行完整性验证。
在本次试验中我组用DES加密和RSA解密。
实验结果：
服务器设置好端口号，开启服务：
客户端运行发送经过加密的数据及明文的hash值，从服务器得到匹配成功的回复
（e,n）是服务器的公钥对，用于对会话密钥的加密，c是加密后的会话密钥。
服务器从客户端得到c进行解密得到会话密钥,并将密文解密得到明文，最后使用hash算法查看是否匹配成功
d是服务器的私钥，m是会话密钥。将读到的密文用会话密钥解密得到20159201艾鸽的明文。最后判定hash值匹配成功。
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 args[]) throws Exception{
try {
KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");//Java中KeyGenerator类中提供了创建对称密钥的方法；
kg.init(168); //初始化密钥生成器，指定密钥的长度。
SecretKey k=kg.generateKey( );//生成密钥，使用第一步获得的KeyGenerator类型的对象中generateKey( )方法可以获得密钥。其类型为SecretKey类型，可用于以后的加密和解密。
byte[] ptext2= k.getEncoded();// 获取主要编码格式，将返回的编码放在byte类型的数组中。
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",2048);//创建连接到服务器的8080端口
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));//从服务器端获得输入流
PrintWriter out=new PrintWriter(new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())),true); //获得向服务器端输出数据的输出
BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); //从键盘上输入信息
//服务器端RSA的公钥对DES的密钥进行加密
FileInputStream f3=new FileInputStream("c:/Skey_RSA_pub.dat");//将文件中保存的对象读取出来以便使用
ObjectInputStream b2=new ObjectInputStream(f3);
RSAPublicKey pub_key=(RSAPublicKey)b2.readObject( );//生成公钥
BigInteger e=pub_key.getPublicExponent();
BigInteger n=pub_key.getModulus();//模
System.out.println("e= "+e);
System.out.println("n= "+n);//(n,e)是公钥
BigInteger m=new BigInteger(ptext2);
BigInteger c=m.modPow(e,n);
System.out.println("c= "+c);
String cs=c.toString( );
out.println(cs); //传送到服务器
System.out.print("请输入待发送的数据：");
String s=stdin.readLine(); //从键盘读入要发送的发信息
Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");//获取Cipher实例 密码器
cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);//初始化cipher ENCRYPT_MODE表示加密DECRYPT_MODE解密 ， k是密钥
byte by[]=s.getBytes("UTF8");//获取字符串的utf8字节码
byte miby[]=cp.doFinal(by);//加密后的字节码
String str=parseByte2HexStr(miby);//获取密文字符串
out.println(str); //传送到服务器
//将客户端的明文哈希值传送给密文
String x=s;
MessageDigest m2=MessageDigest.getInstance("MD5");//通过其静态方法getInstance( )生成MessageDigest对象。
m2.update(x.getBytes( ));//x为需要计算的字符串,用getBytes( )方法生成字符串数组。
byte ss[ ]=m2.digest( );//计算的结果通过字节类型的数组返回。
String result="";//将计算结果ss转换为字符串
for (int i=0; i<ss.length; i++){
result+=Integer.toHexString((0x000000ff & ss[i]) | 0xffffff00).substring(6);
}
System.out.println(result);
out.println(result);
str=in.readLine();//读取结果
System.out.println( "从服务器接收到的结果为："+str);
}
catch (Exception e) {
System.out.println(e);
}
}
//将二进制转换成16进制
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();
}
//将16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;
}
}
服务器端：
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 args[]) throws Exception {
ServerSocket link = null;
Socket socket = null;
try {
link = new ServerSocket(2049);// 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("c:/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("c:/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;
}
}
实验问题
1. 两台电脑连接出问题，客户端有connection reset错误。
服务器端有invalid key length错误。
调试多遍都没成功，但是将这个代码在同学电脑个运行程序实现，这点让我十分困惑，我将和我实验搭档继续做这个实验，在下周给老师检查前把这个问题解决
2.端口每次通信后都要更换，否则实验失败。