2017-2018-2 20165226 实验五《网络编程与安全》实验报告
实验五《网络编程与安全》
实验目的
1、结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 ，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java
2、 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，而后把中缀表达式调用MyBC.java的功能转化为后缀表达式，把后缀表达式经过网络发送给服务器算法
3、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，能够用数组保存），而后调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端编程
4、客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换数组
5、客户端让用户输入中缀表达式，而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算法加密经过网络把密文发送给服务器安全
实验内容及步骤
（一）结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 ，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
一、设置IP地址
- 经过输入
ipconfig指令来查询IP地址
二、结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java，进行测试
三、 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
四、知识点
- 中缀式转化后缀式
- 设立一个栈，存放运算符，首先栈为空；
- 从左到右扫描中缀式，若遇到操做数，直接输出，并输出一个空格做为两个操做数的分隔符；
- 若遇到运算符，则与栈顶比较，比栈顶级别高则进栈，不然退出栈顶元素并输出，而后输出一个空格做分隔符；
- 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。
- 算符优先法求解表达式
创建符号运算的优先级关系表
服务器- 设操做栈OPND、运算符栈OPTR，最低符号#压进OPTR
- 读入字符C，C如果操做数, 进OPND；如果运算符，与OPTR栈顶元素(A)比较，根据算符优先级，决定如何处理：
- A<C， C压入OPTR栈；
- A=C， A从OPTR出栈；
- A>C，A出栈，从OPND依次弹出两个操做数y、x, 计算Z=x A y，Z压入OPND栈。C压进OPTR.
重复上步操做直至表达式结果网络
（二）结对编程
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，而后把中缀表达式调用MyBC.java的功能转化为后缀表达式，把后缀表达式经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
- Client
/**
*Created by xiang on 2018/5/23.
*/
import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;
public class Client {
public static final String IP_ADDR = "127.0.0.1";//服务器地址
public static final int PORT = 12345;//服务器端口号
public static void main(String[] args) {
System.out.println("客户端启动...");
System.out.println("当接收到服务器端字符为 \"OK\" 的时候, 客户端将终止\n");
while (true) {
Socket socket = null;
try {
//建立一个流套接字并将其链接到指定主机上的指定端口号
socket = new Socket(IP_ADDR, PORT);
//读取服务器端数据
DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
//向服务器端发送数据
DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
System.out.print("请输入: \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);
out.writeUTF(str2);
String ret = input.readUTF();
System.out.println("服务器端返回过来的是: " + ret);
/*if ("OK".equals(ret)) {
System.out.println("客户端将关闭链接");
Thread.sleep(500);
break;
}*/
out.close();
input.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("客户端异常:" + e.getMessage());
} finally {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
socket = null;
System.out.println("客户端 finally 异常:" + e.getMessage());
}
}
}
}
}
}
- 测试结果
（三）加密结对编程
- 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，而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算法加密后经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，能够用数组保存），而后调用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
- client3
/**
*Created by xiang on 2018/5/24.
*/
import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;
public class Client2 {
public static final String IP_ADDR = "127.0.0.1";//服务器地址
public static final int PORT = 1234;//服务器端口号
public static void main(String[] args) {
System.out.println("客户端启动...");
System.out.println("当接收到服务器端字符为 \"OK\" 的时候, 客户端将终止\n");
while (true) {
Socket socket = null;
try {
//建立一个流套接字并将其链接到指定主机上的指定端口号
socket = new Socket(IP_ADDR, PORT);
//读取服务器端数据
DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
//向服务器端发送数据
DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
System.out.print("请输入: \t");
String str = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();
MyBC turner = new MyBC();
Skey_DES skey_des = new Skey_DES();
skey_des.key_DES();
Skey_kb skey_kb = new Skey_kb();
skey_kb.key();
/*产生密钥*/
SEnc sEnc = new SEnc();
String str1 = turner.turn(str);
int length=0,i=0;
while(str1.charAt(i)!='\0'){
length++;
i++;
}
String str2 = str1.substring(1,length-1);
out.writeUTF(str2);
String ret = input.readUTF();
System.out.println("服务器端返回过来的是: " + ret);
// 如接收到 "OK" 则断开链接
/*if ("OK".equals(ret)) {
System.out.println("客户端将关闭链接");
Thread.sleep(500);
break;
}*/
out.close();
input.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("客户端异常:" + e.getMessage());
} finally {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
socket = null;
System.out.println("客户端 finally 异常:" + e.getMessage());
}
}
}
}
}
}
- SEnc
/**
*Created by xiang on 2018/5/24.
*/
import java.io.*;
import java.security.*;
import javax.crypto.*;
public class SEnc{
static String s;
public SEnc(String s){
this.s = s;
}
public void encrypt(){
try{
FileInputStream f=new FileInputStream("key1.dat");
ObjectInputStream b=new ObjectInputStream(f);
Key k=(Key)b.readObject( );
Cipher cp=Cipher.getInstance("DESede");
cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
byte ptext[]=s.getBytes("UTF8");
for(int i=0;i<ptext.length;i++){
System.out.print(ptext[i]+",");
}
System.out.println("");
byte ctext[]=cp.doFinal(ptext);
for(int i=0;i<ctext.length;i++){
System.out.print(ctext[i] +",");
}
FileOutputStream f2=new FileOutputStream("SEnc.dat");
f2.write(ctext);
}catch(Exception e){
System.out.println(e);
}
}
}
- 结果
（四）密钥分发结对编程
- 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，而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算法加密经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，而后调用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
- Client4
/**
*Created by xiang on 2018/5/26.
*/
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class Client4 {
public static void main(String[] args) {
Socket s = null;
try {
s = new Socket("172.30.0.159", 4004);
}catch (IOException e) {
System.out.println("未链接到服务器");
}
try
{
DataInputStream input = new DataInputStream(s.getInputStream());
System.out.print("请输入: \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);//指定后缀表达式为明文字符串
senc.encrypt();//加密
}catch(Exception e) {
System.out.println("客户端异常:" + e.getMessage());
}
File sendfile = new File("SEnc.dat");
File sendfile1 = new File("Keykb1.dat");
/**定义文件输入流，用来打开、读取即将要发送的文件*/
FileInputStream fis = null;
FileInputStream fis1 = null;
/**定义byte数组来做为数据包的存储数据包*/
byte[] buffer = new byte[4096 * 5];
byte[] buffer1 = new byte[4096 * 5];
/**定义输出流，使用socket的outputStream对数据包进行输出*/
OutputStream os = null;
if(!sendfile.exists() || !sendfile1.exists()){
System.out.println("客户端：要发送的文件不存在");
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("服务器链接中断");
}
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}传输的关键代码
try {
/**获取socket的OutputStream，以便向其中写入数据包*/
os = s.getOutputStream();
/** size 用来记录每次读取文件的大小*/
int size = 0;
/**使用while循环读取文件，直到文件读取结束*/
while((size = fis.read(buffer)) != -1){
System.out.println("客户端发送数据包，大小为" + size);
/**向输出流中写入刚刚读到的数据包*/
os.write(buffer, 0, size);
/**刷新一下*/
os.flush();
}
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("客户端读取文件出错");
} catch (IOException e) {
System.out.println("客户端输出文件出错");
}finally{
try {
if(fis != null)
fis.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println("客户端文件关闭出错");
}//catch (IOException e)
}//finally
try {
PrintStream ps1 = new PrintStream(s.getOutputStream());
ps1.println("111/#" + sendfile1.getName() + "/#" + fis1.available());
ps1.flush();
} catch (IOException e) {
System.out.println("服务器链接中断");
}
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
try {
/**获取socket的OutputStream，以便向其中写入数据包*/
os = s.getOutputStream();
/** size 用来记录每次读取文件的大小*/
int size = 0;
/**使用while循环读取文件，直到文件读取结束*/
while((size = fis1.read(buffer1)) != -1){
System.out.println("客户端发送数据包，大小为" + size);
/**向输出流中写入刚刚读到的数据包*/
os.write(buffer1, 0, size);
/**刷新一下*/
os.flush();
}
} catch (FileNotFoundException e) {
System.out.println("客户端读取文件出错");
} catch (IOException e) {
System.out.println("客户端输出文件出错");
}finally{
try {
if(fis1 != null)
fis1.close();
} catch (IOException e) {
System.out.println("客户端文件关闭出错");
}//catch (IOException e)
}//finally
try{
DataInputStream input = new DataInputStream(s.getInputStream());
String ret = input.readUTF();
System.out.println("服务器端返回过来的是: " + ret);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if (s != null) {
try {
s.close();
} catch (IOException e) {
s = null;
System.out.println("客户端 finally 异常:" + e.getMessage());
}
}
}
}//public static void main(String[] args)
}//public class ClientSend
- 结果
（五）密钥分发结对编程
- 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，而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算法加密经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，而后调用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
- Client5
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.security.MessageDigest;
public class Client5 {
public static void main(String args[]) throws Exception {
MyBC turner = new MyBC();
Skey_DES skey_des = new Skey_DES();
skey_des.key_DES();
Skey_kb skey_kb = new Skey_kb();
skey_kb.key();
/*产生密钥*/
SEnc sEnc = new SEnc();
try {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 4700);
//向本机的4700端口发出客户请求
BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//由系统标准输入设备构造BufferedReader对象
PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//由Socket对象获得输出流，并构造PrintWriter对象
BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//由Socket对象获得输入流，并构造相应的BufferedReader对象
String readline;
readline =sin.readLine();
//从系统标准输入读入一字符串
String x = readline;
// 将客户端明文的Hash值传送给服务器
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("明文MD5值为:" + result);
os.println(result);//经过网络将明文的Hash函数值传送到服务器
// String str = is.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：" + result); // 输出服务器返回的结果
while (!readline.equals("bye")) {
//若从标准输入读入的字符串为 "bye"则中止循环
readline = SEnc.Enc(turner.turn(readline));
os.println(readline);
/*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加密后经过网络发送给服务器*/
//将从系统标准输入读入的字符串输出到Server
os.flush();
//刷新输出流，使Server立刻收到该字符串
System.out.println("Client:" + readline);
//在系统标准输出上打印读入的字符串
System.out.println("Server:" + is.readLine());
//从Server读入一字符串，并打印到标准输出上
readline = sin.readLine(); //从系统标准输入读入一字符串
} //继续循环
os.close(); //关闭Socket输出流
is.close(); //关闭Socket输入流
socket.close(); //关闭Socket
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error" + e); //出错，则打印出错信息
}
}
}
- 结果
遇到问题及解决方案
问题1：没法进行测试
socket- 问题1解决方案：测试前应填入数据，再进行测试
问题2：进行测试时，报错
input exception reported
函数问题2解决方案：搜了一下，发现是格式的问题，字符间应有空格相链接
学习问题3：出现
java.net.SocketException: Connection reset,客户端输出文件出错
问题3解决方案：该异常在客户端和服务器端均有可能发生，引发该异常的缘由有两个，第一个就是若是一端的Socket被关闭（或主动关闭或者由于异常退出而引发的关闭），另外一端仍发送数据，发送的第一个数据包引起该异常(Connect reset by peer)。另外一个是一端退出，但退出时并未关闭该链接，另外一端若是在从链接中读数据则抛出该异常（Connection reset）。简单的说就是在链接断开后的读和写操做引发的。 在读取信息时不该该关闭客户端。
问题4：没法运行程序，报错
问题4解决方案：从新启动，或者换个端口，好比以前是
4004,就能够换成1234。
统计PSP(Personal Software Process)时间：
| 步骤 | 耗时（h） | 百分比 |
|---|---|---|
| 设计 | 2 | 20% |
| 代码实现 | 5 | 50% |
| 测试 | 2 | 20% |
| 分析总结 | 1 | 10% |
实验小结
本次实验过程当中出现了不少问题，反反复复折腾了一周，不过在不断地从书中网上查询解决问题的过程当中，收获颇丰。其实不论是学习生活仍是从此工做，有时候须要适当地逼一下本身，可能在某一方面投入90%精力但仍不见但愿时，咱们须要作的可能就是再努力10%。这应该是本学期最后一次实验了，虽然Java实验真的磨人，不过不论从知识的提高仍是耐力的磨练，总算是有所收获，仍是挺感谢娄老师。但愿本身之后也能屏住最后一口气，撑住往前走。
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