實驗五 網絡編程與安全

課程：JAVA程序設計

班級：1652班

姓名：丁奕

學號：20165211

指導教師：婁嘉鵬

實驗日期：2018.5.28

實驗名稱：網絡編程與安全

具體實驗步驟及問題

（一）網絡編程與安全-1

實驗要求

參考2016-2017-2 《Java 程序設計》課堂實踐項目

結對實現中綴表達式轉后綴表達式的功能 MyBC.java

結對實現從上面功能中獲取的表達式中實現后綴表達式求值的功能,調用MyDC.java

知識點

棧：棧 (Stack)是一種只允許在表尾插入和刪除的線性表，有先進后出（FILO），后進先出(LIFO)的特點。允許插入和刪除的一端稱為棧頂(top)，另一端稱為棧底(bottom)。

表達式Exp = S1 + OP + S2有三種標識方法，例子（a * b + (c - d / e) * f）：

• OP + S1 + S2 為前綴表示法：+ * a b * - c / d e f
• S1 + OP + S2 為中綴表示法： a * b + c - d / e * f
• S1 + S2 + OP 為后綴表示法：a b * c d e / - f * +

dc計算后綴表達式：

• +: 依次彈出w1與w2，將w2+w1壓棧。精度為結果值精度
• -: 依次彈出w1與w2，將w2-w1壓棧
• : 依次彈出w1與w2，將w2w1壓棧。精度為結果值精度與precision中較大值
• / : 依次彈出w1與w2，將w2/w1壓棧。精度為precision

實驗代碼

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();if (isOperator(token)) {op2 = (stack.pop()).intValue();op1 = (stack.pop()).intValue();result = evalSingleOp(token.charAt(0), op1, op2);stack.push(new Integer(result));} elsestack.push(new Integer(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;} }

MyDCTest:

import java.util.Scanner; public class MyDCTest {public static void main (String[] args) {String expression, again;int result;try {Scanner in = new Scanner(System.in);do {MyDC evaluator = new MyDC();System.out.println ("Enter a valid postfix expression: ");expression = in.nextLine();result = evaluator.evaluate (expression);System.out.println();System.out.println ("That expression equals " + result);System.out.print ("Evaluate another expression [Y/N]? ");again = in.nextLine();System.out.println();}while (again.equalsIgnoreCase("y"));}catch (Exception IOException) { System.out.println("Input exception reported"); } } }

MyBC:

import java.io.IOException; import java.util.Scanner; 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();}System.out.println(output);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;elseprec2 = 2;if (prec2 < prec1) {theStack.push(opTop);break;}elseoutput = output + opTop;}}theStack.push(opThis);}public void gotParen(char ch){while (!theStack.isEmpty()) {char chx = theStack.pop();if (chx == '(')break;elseoutput = output + chx;}}public static void main(String[] args) throws IOException {Scanner in = new Scanner(System.in);String input = in.nextLine();System.out.println(input);String output;MyBC theTrans = new MyBC(input);output = theTrans.doTrans();}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);}} }

實驗截圖

（二） 網絡編程與安全-2

實驗要求

1人負責客戶端，一人負責服務器

注意責任歸宿，要會通過測試證明自己沒有問題

基于Java Socket實現客戶端/服務器功能，傳輸方式用TCP

客戶端讓用戶輸入中綴表達式，然后把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化為后綴表達式，把后綴表達式通過網絡發送給服務器

服務器接收到后綴表達式，調用MyDC.java的功能計算后綴表達式的值，把結果發送給客戶端

客戶端顯示服務器發送過來的結果

知識點

在編寫客戶端和服務器端之前，回顧了一下對網絡方面的知識的學習：

客戶端程序使用Socket類建立負責連接到服務器的套接字對象。

Socket的構造方法是Socket（String host，int port），host是服務器的IP地址，port是一個端口號。建立套接字對象可能發生IOException異常。

try{Socket clientSocket=new Socket("http://192.168.0.78",2010); }catch{}

當前套接字對象clientSocket建立后，clientSocket可以使用方法getIntStream（）獲得一個輸出流，這個輸入流的源和服務器端的一個輸出流的目的地剛好相同，因此客戶端用輸入流可以讀取服務器寫入到輸出流中的數據；clientSocket使用方法getOutputStream（）獲得一個輸出流，這個輸出流的目的地和服務器端的一個輸入流的源剛好相同，因此服務器可以用輸入流可以讀取客戶寫入到輸出流中的數據。

為了使客戶成功地連接到服務器，服務器必須建立一個ServerSocket對象。

ServerSocket的構造方法是ServerSocket（int port），其中端口號port，必須與客戶呼叫的端口號一致。

實驗代碼

服務器端代碼：Server

import java.io.*; import java.net.*; import static java.lang.Integer.*;public class Server {public static void main(String[] args) {ServerSocket serverSocket = null;Socket socket = null;OutputStream os = null;InputStream is = null;int port = 8087;try {serverSocket = new ServerSocket(port);System.out.println("建立連接成功！");socket = serverSocket.accept();System.out.println("獲得連接成功！");is = socket.getInputStream();byte[] b = new byte[1024];int n = is.read(b);System.out.println("接收數據成功！");String message=new String(b,0,n);System.out.println("來自客戶端的數據內容為：" + message);String output;MyBC theTrans = new MyBC(message);output = theTrans.doTrans();os = socket.getOutputStream();os.write(output.getBytes());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally{try{os.close();is.close();socket.close();serverSocket.close();}catch(Exception e){}}} }

客戶端代碼：Client

import java.io.*; import java.net.*; public class Client {public static void main(String[] args) {Socket socket = null;InputStream is = null;OutputStream os = null;String serverIP = "172.16.252.50";int port = 8087;System.out.println("輸入中綴表達式：20-16/4+52-11*2");String output;MyBC theTrans = new MyBC("20-16/4+52-11*2");output = theTrans.doTrans();try {socket = new Socket(serverIP, port);System.out.println("建立連接成功！");os = socket.getOutputStream();os.write(output.getBytes());System.out.println("發送數據成功！");is = socket.getInputStream();byte[] b = new byte[1024];int n = is.read(b);System.out.println("接收數據成功！");System.out.println("來自服務器的數據內容為：" + new String(b, 0, n));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {try {is.close();os.close();socket.close();} catch (Exception e2) {}}} }

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（三）網絡編程與安全-3

實驗要求

1人負責客戶端，一人負責服務器

注意責任歸宿，要會通過測試證明自己沒有問題

基于Java Socket實現客戶端/服務器功能，傳輸方式用TCP

客戶端讓用戶輸入中綴表達式，然后把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化為后綴表達式，把后綴表達式用3DES或AES算法加密后通過網絡把密文發送給服務器

服務器接收到后綴表達式表達式后，進行解密（和客戶端協商密鑰，可以用數組保存），然后調用MyDC.java的功能計算后綴表達式的值，把結果發送給客戶端

客戶端顯示服務器發送過來的結果

知識點

（1） 獲取密鑰生成器
KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");

（2） 初始化密鑰生成器
kg.init(168);

（3） 生成密鑰
SecretKey k=kg.generateKey( );

（4） 通過對象序列化方式將密鑰保存在文件中
FileOutputStream f=new FileOutputStream("key1.dat");
ObjectOutputStream b=new ObjectOutputStream(f);
b.writeObject(k);

import java.io.*; import javax.crypto.*; public class Skey_DES{ public static void main(String args[])throws Exception{ KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");kg.init(168); SecretKey k=kg.generateKey( );FileOutputStream f=new FileOutputStream("key1.dat");ObjectOutputStream b=new ObjectOutputStream(f);b.writeObject(k);}

實驗代碼

ClientSend

import java.io.*;import java.net.Socket;public class ClientSend {public static void main(String[] args) {Socket s = null;try {s = new Socket("192.168.56.1", 12345);}catch (IOException e) {System.out.println("未連接到服務器");}try {DataInputStream input = new DataInputStream(s.getInputStream());System.out.print("請輸入: \t");String str = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();MyBC turner = new MyBC();String str1 = turner.turn(str);int length = 0, i = 0;while (str1.charAt(i) != '\0') {length++;i++;}String str2 = str1.substring(1, length - 1);SEnc senc = new SEnc(str2);//指定后綴表達式為明文字符senc.encrypt();//加密}catch(Exception e) {System.out.println("客戶端異常:" + e.getMessage());}File sendfile = new File("SEnc.dat");File sendfile1 = new File("Keykb1.dat");FileInputStream fis = null;FileInputStream fis1 = null;byte[] buffer = new byte[4096 * 5];byte[] buffer1 = new byte[4096 * 5];OutputStream os;if(!sendfile.exists() || !sendfile1.exists()){System.out.println("客戶端：要發送的文件不存在");return;}try {fis = new FileInputStream(sendfile);fis1 = new FileInputStream(sendfile1);} catch (FileNotFoundException e1) {e1.printStackTrace();}try {PrintStream ps = new PrintStream(s.getOutputStream());ps.println("111/#" + sendfile.getName() + "/#" + fis.available());ps.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("服務器連接中斷");}try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}try {os = s.getOutputStream();int size = 0;while((size = fis.read(buffer)) != -1){System.out.println("客戶端發送數據包，大小為" + size);os.write(buffer, 0, size);os.flush();}} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("客戶端讀取文件出錯");} catch (IOException e) {System.out.println("客戶端輸出文件出錯");}finally{try {if(fis != null)fis.close();} catch (IOException e) {System.out.println("客戶端文件關閉出錯");}}try {PrintStream ps1 = new PrintStream(s.getOutputStream());ps1.println("111/#" + sendfile1.getName() + "/#" + fis1.available());ps1.flush();} catch (IOException e) {System.out.println("服務器連接中斷");}try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}try {os = s.getOutputStream();int size = 0;while((size = fis1.read(buffer1)) != -1){System.out.println("客戶端發送數據包，大小為" + size);os.write(buffer1, 0, size);os.flush();}} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("客戶端讀取文件出錯");} catch (IOException e) {System.out.println("客戶端輸出文件出錯");}finally{try {if(fis1 != null)fis1.close();} catch (IOException e) {System.out.println("客戶端文件關閉出錯");}}try{DataInputStream input = new DataInputStream(s.getInputStream());String ret = input.readUTF();System.out.println("服務器端返回過來的是: " + ret);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}finally {if (s == null) {try {s.close();} catch (IOException e) {System.out.println("客戶端 finally 異常:" + e.getMessage());}}}} }

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（四）網絡編程與安全-4

實驗要求

1人負責客戶端，一人負責服務器

注意責任歸宿，要會通過測試證明自己沒有問題

基于Java Socket實現客戶端/服務器功能，傳輸方式用TCP

客戶端讓用戶輸入中綴表達式，然后把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化為后綴表達式，把后綴表達式用3DES或AES算法加密通過網絡把密文發送給服務器

客戶端和服務器用DH算法進行3DES或AES算法的密鑰交換

服務器接收到后綴表達式表達式后，進行解密，然后調用MyDC.java的功能計算后綴表達式的值，把結果發送給客戶端

客戶端顯示服務器發送過來的結果

知識點

使用密鑰協定來交換對稱密鑰。執行密鑰協定的標準算法是DH算法（Diffie-Hellman算法）

DH算法是建立在DH公鑰和私鑰的基礎上的， A需要和B共享密鑰時，A和B各自生成DH公鑰和私鑰，公鑰對外公布而私鑰各自秘密保存。本實例將介紹Java中如何創建并部署DH公鑰和私鑰，以便后面一小節利用它創建共享密鑰。

編程思路：

（1） 讀取自己的DH私鑰和對方的DH公鑰

FileInputStream f1=new FileInputStream(args[0]); ObjectInputStream b1=new ObjectInputStream(f1); PublicKey pbk=(PublicKey)b1.readObject( ); FileInputStream f2=new FileInputStream(args[1]); ObjectInputStream b2=new ObjectInputStream(f2); PrivateKey prk=(PrivateKey)b2.readObject( );

（2） 創建密鑰協定對象

KeyAgreement ka=KeyAgreement.getInstance("DH");

（3） 初始化密鑰協定對象

ka.init(prk);

（4） 執行密鑰協定

ka.doPhase(pbk,true);

（5） 生成共享信息

byte[ ] sb=ka.generateSecret();

實驗代碼

Key_DH：

import java.io.*; import java.math.*; import java.security.*; import java.security.spec.*; import javax.crypto.*; import javax.crypto.spec.*; import javax.crypto.interfaces.*;public class Key_DH{//三個靜態變量的定義從 // C:\j2sdk-1_4_0-doc\docs\guide\security\jce\JCERefGuide.html // 拷貝而來 // The 1024 bit Diffie-Hellman modulus values used by SKIPprivate static final byte skip1024ModulusBytes[] = {(byte)0xF4, (byte)0x88, (byte)0xFD, (byte)0x58,(byte)0x4E, (byte)0x49, (byte)0xDB, (byte)0xCD,(byte)0x20, (byte)0xB4, (byte)0x9D, (byte)0xE4,(byte)0x91, (byte)0x07, (byte)0x36, (byte)0x6B,(byte)0x33, (byte)0x6C, (byte)0x38, (byte)0x0D,(byte)0x45, (byte)0x1D, (byte)0x0F, (byte)0x7C,(byte)0x88, (byte)0xB3, (byte)0x1C, (byte)0x7C,(byte)0x5B, (byte)0x2D, (byte)0x8E, (byte)0xF6,(byte)0xF3, (byte)0xC9, (byte)0x23, (byte)0xC0,(byte)0x43, (byte)0xF0, (byte)0xA5, (byte)0x5B,(byte)0x18, (byte)0x8D, (byte)0x8E, (byte)0xBB,(byte)0x55, (byte)0x8C, (byte)0xB8, (byte)0x5D,(byte)0x38, (byte)0xD3, (byte)0x34, (byte)0xFD,(byte)0x7C, (byte)0x17, (byte)0x57, (byte)0x43,(byte)0xA3, (byte)0x1D, (byte)0x18, (byte)0x6C,(byte)0xDE, (byte)0x33, (byte)0x21, (byte)0x2C,(byte)0xB5, (byte)0x2A, (byte)0xFF, (byte)0x3C,(byte)0xE1, (byte)0xB1, (byte)0x29, (byte)0x40,(byte)0x18, (byte)0x11, (byte)0x8D, (byte)0x7C,(byte)0x84, (byte)0xA7, (byte)0x0A, (byte)0x72,(byte)0xD6, (byte)0x86, (byte)0xC4, (byte)0x03,(byte)0x19, (byte)0xC8, (byte)0x07, (byte)0x29,(byte)0x7A, (byte)0xCA, (byte)0x95, (byte)0x0C,(byte)0xD9, (byte)0x96, (byte)0x9F, (byte)0xAB,(byte)0xD0, (byte)0x0A, (byte)0x50, (byte)0x9B,(byte)0x02, (byte)0x46, (byte)0xD3, (byte)0x08,(byte)0x3D, (byte)0x66, (byte)0xA4, (byte)0x5D,(byte)0x41, (byte)0x9F, (byte)0x9C, (byte)0x7C,(byte)0xBD, (byte)0x89, (byte)0x4B, (byte)0x22,(byte)0x19, (byte)0x26, (byte)0xBA, (byte)0xAB,(byte)0xA2, (byte)0x5E, (byte)0xC3, (byte)0x55,(byte)0xE9, (byte)0x2F, (byte)0x78, (byte)0xC7};// The SKIP 1024 bit modulusprivate static final BigInteger skip1024Modulus= new BigInteger(1, skip1024ModulusBytes);// The base used with the SKIP 1024 bit modulusprivate static final BigInteger skip1024Base = BigInteger.valueOf(2); public static void main(String args[ ]) throws Exception{DHParameterSpec DHP= new DHParameterSpec(skip1024Modulus,skip1024Base);KeyPairGenerator kpg= KeyPairGenerator.getInstance("DH");kpg.initialize(DHP);KeyPair kp=kpg.genKeyPair();PublicKey pbk=kp.getPublic();PrivateKey prk=kp.getPrivate();// 保存公鑰FileOutputStream f1=new FileOutputStream(args[0]);ObjectOutputStream b1=new ObjectOutputStream(f1);b1.writeObject(pbk);// 保存私鑰FileOutputStream f2=new FileOutputStream(args[1]);ObjectOutputStream b2=new ObjectOutputStream(f2);b2.writeObject(prk);} }

實驗截圖

網絡編程與安全-5

實驗要求

1人負責客戶端，一人負責服務器

注意責任歸宿，要會通過測試證明自己沒有問題

基于Java Socket實現客戶端/服務器功能，傳輸方式用TCP

客戶端讓用戶輸入中綴表達式，然后把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化為后綴表達式，把后綴表達式用3DES或AES算法加密通過網絡把密文和明文的MD5値發送給服務器

客戶端和服務器用DH算法進行3DES或AES算法的密鑰交換

服務器接收到后綴表達式表達式后，進行解密，解密后計算明文的MD5值，和客戶端傳來的MD5進行比較，一致則調用MyDC.java的功能計算后綴表達式的值，把結果發送給客戶端

客戶端顯示服務器發送過來的結果

知識點

使用Java計算指定字符串的消息摘要。
java.security包中的MessageDigest類提供了計算消息摘要的方法，

首先生成對象，執行其update()方法可以將原始數據傳遞給該對象，然后執行其digest( )方法即可得到消息摘要。具體步驟如下：

（1） 生成MessageDigest對象
MessageDigest m=MessageDigest.getInstance("MD5");

（2） 傳入需要計算的字符串
m.update(x.getBytes("UTF8" ));

（3） 計算消息摘要
byte s[ ]=m.digest( );

（4） 處理計算結果

實驗代碼

Server修改：

String x= exp;MessageDigest m=MessageDigest.getInstance("MD5");m.update(x.getBytes("UTF8"));byte s[ ]=m.digest( );String res="";for (int j=0; j<s.length; j++){res +=Integer.toHexString((0x000000ff & s[j]) |0xffffff00).substring(6);}System.out.printf("md5Check:" + md5.equals(res));

Client修改：

String x= str2;MessageDigest m=MessageDigest.getInstance("MD5");m.update(x.getBytes("UTF8"));byte s[ ]=m.digest( );String result="";for (int j=0; j<s.length; j++){result+=Integer.toHexString((0x000000ff & s[j]) |0xffffff00).substring(6);}

實驗截圖

轉載于:https://www.cnblogs.com/akashi/p/9129922.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2017-2018-2 20165211 实验五《网络编程与安全》实验报告的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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