2017-2018-2 20165226 實驗五《網絡編程與安全》實驗報告
實驗五《網絡編程與安全》
實驗目的
1、結對實現中綴表達式轉後綴表達式的功能 ，從上面功能中獲取的表達式中實現後綴表達式求值的功能java
2、 基於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，而後把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化爲後綴表達式，把後綴表達式經過網絡發送給服務器算法
3、服務器接收到後綴表達式表達式後，進行解密（和客戶端協商密鑰，能夠用數組保存），而後調用MyDC.java的功能計算後綴表達式的值，把結果發送給客戶端編程
4、客戶端和服務器用DH算法進行3DES或AES算法的密鑰交換數組
5、客戶端讓用戶輸入中綴表達式，而後把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化爲後綴表達式，把後綴表達式用3DES或AES算法加密經過網絡把密文發送給服務器安全
實驗內容及步驟
（一）結對實現中綴表達式轉後綴表達式的功能 ，從上面功能中獲取的表達式中實現後綴表達式求值的功能
一、設置IP地址
- 經過輸入
ipconfig指令來查詢IP地址
二、結對實現中綴表達式轉後綴表達式的功能 MyBC.java，進行測試
三、 結對實現從上面功能中獲取的表達式中實現後綴表達式求值的功能,調用MyDC.java
四、知識點
- 中綴式轉化後綴式
- 設立一個棧，存放運算符，首先棧爲空；
- 從左到右掃描中綴式，若遇到操做數，直接輸出，並輸出一個空格做爲兩個操做數的分隔符；
- 若遇到運算符，則與棧頂比較，比棧頂級別高則進棧，不然退出棧頂元素並輸出，而後輸出一個空格做分隔符；
- 若遇到左括號，進棧；若遇到右括號，則一直退棧輸出，直到退到左括號止。
當棧變成空時，輸出的結果即爲後綴表達式。
- 算符優先法求解表達式
創建符號運算的優先級關係表
服務器- 設操做棧OPND、運算符棧OPTR，最低符號#壓進OPTR
- 讀入字符C，C如果操做數, 進OPND；如果運算符，與OPTR棧頂元素(A)比較，根據算符優先級，決定如何處理：
- A<C， C壓入OPTR棧；
- A=C， A從OPTR出棧；
- A>C，A出棧，從OPND依次彈出兩個操做數y、x, 計算Z=x A y，Z壓入OPND棧。C壓進OPTR.
重複上步操做直至表達式結果網絡
（二）結對編程
基於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，而後把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化爲後綴表達式，把後綴表達式經過網絡發送給服務器；服務器接收到後綴表達式，調用MyDC.java的功能計算後綴表達式的值，把結果發送給客戶端； 客戶端顯示服務器發送過來的結果
- 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";//服務器地址
public static final int PORT = 12345;//服務器端口號
public static void main(String[] args) {
System.out.println("客戶端啓動...");
System.out.println("當接收到服務器端字符爲 \"OK\" 的時候, 客戶端將終止\n");
while (true) {
Socket socket = null;
try {
//建立一個流套接字並將其鏈接到指定主機上的指定端口號
socket = new Socket(IP_ADDR, PORT);
//讀取服務器端數據
DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
//向服務器端發送數據
DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
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);
out.writeUTF(str2);
String ret = input.readUTF();
System.out.println("服務器端返回過來的是: " + ret);
/*if ("OK".equals(ret)) {
System.out.println("客戶端將關閉鏈接");
Thread.sleep(500);
break;
}*/
out.close();
input.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("客戶端異常:" + e.getMessage());
} finally {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
socket = null;
System.out.println("客戶端 finally 異常:" + e.getMessage());
}
}
}
}
}
}
- 測試結果
（三）加密結對編程
- 基於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，而後把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化爲後綴表達式，把後綴表達式用3DES或AES算法加密後經過網絡把密文發送給服務器
- 服務器接收到後綴表達式表達式後，進行解密（和客戶端協商密鑰，能夠用數組保存），而後調用MyDC.java的功能計算後綴表達式的值，把結果發送給客戶端
- 客戶端顯示服務器發送過來的結果
- 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";//服務器地址
public static final int PORT = 1234;//服務器端口號
public static void main(String[] args) {
System.out.println("客戶端啓動...");
System.out.println("當接收到服務器端字符爲 \"OK\" 的時候, 客戶端將終止\n");
while (true) {
Socket socket = null;
try {
//建立一個流套接字並將其鏈接到指定主機上的指定端口號
socket = new Socket(IP_ADDR, PORT);
//讀取服務器端數據
DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
//向服務器端發送數據
DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
System.out.print("請輸入: \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();
/*產生密鑰*/
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("服務器端返回過來的是: " + ret);
// 如接收到 "OK" 則斷開鏈接
/*if ("OK".equals(ret)) {
System.out.println("客戶端將關閉鏈接");
Thread.sleep(500);
break;
}*/
out.close();
input.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("客戶端異常:" + e.getMessage());
} finally {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
socket = null;
System.out.println("客戶端 finally 異常:" + 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);
}
}
}
- 結果
（四）密鑰分發結對編程
- 基於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，而後把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化爲後綴表達式，把後綴表達式用3DES或AES算法加密經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
- 服務器接收到後綴表達式表達式後，進行解密，而後調用MyDC.java的功能計算後綴表達式的值，把結果發送給客戶端
- 客戶端顯示服務器發送過來的結果
- 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("未鏈接到服務器");
}
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);//指定後綴表達式爲明文字符串
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");
/**定義文件輸入流，用來打開、讀取即將要發送的文件*/
FileInputStream fis = null;
FileInputStream fis1 = null;
/**定義byte數組來做爲數據包的存儲數據包*/
byte[] buffer = new byte[4096 * 5];
byte[] buffer1 = new byte[4096 * 5];
/**定義輸出流，使用socket的outputStream對數據包進行輸出*/
OutputStream os = null;
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("服務器鏈接中斷");
}
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}傳輸的關鍵代碼
try {
/**獲取socket的OutputStream，以便向其中寫入數據包*/
os = s.getOutputStream();
/** size 用來記錄每次讀取文件的大小*/
int size = 0;
/**使用while循環讀取文件，直到文件讀取結束*/
while((size = fis.read(buffer)) != -1){
System.out.println("客戶端發送數據包，大小爲" + size);
/**向輸出流中寫入剛剛讀到的數據包*/
os.write(buffer, 0, size);
/**刷新一下*/
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");
}//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("服務器鏈接中斷");
}
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
try {
/**獲取socket的OutputStream，以便向其中寫入數據包*/
os = s.getOutputStream();
/** size 用來記錄每次讀取文件的大小*/
int size = 0;
/**使用while循環讀取文件，直到文件讀取結束*/
while((size = fis1.read(buffer1)) != -1){
System.out.println("客戶端發送數據包，大小爲" + size);
/**向輸出流中寫入剛剛讀到的數據包*/
os.write(buffer1, 0, size);
/**刷新一下*/
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");
}//catch (IOException e)
}//finally
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) {
s = null;
System.out.println("客戶端 finally 異常:" + e.getMessage());
}
}
}
}//public static void main(String[] args)
}//public class ClientSend
- 結果
（五）密鑰分發結對編程
- 基於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，而後把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化爲後綴表達式，把後綴表達式用3DES或AES算法加密經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
- 服務器接收到後綴表達式表達式後，進行解密，而後調用MyDC.java的功能計算後綴表達式的值，把結果發送給客戶端
- 客戶端顯示服務器發送過來的結果
- 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();
/*產生密鑰*/
SEnc sEnc = new SEnc();
try {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 4700);
//向本機的4700端口發出客戶請求
BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象
PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//由Socket對象獲得輸出流，並構造PrintWriter對象
BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//由Socket對象獲得輸入流，並構造相應的BufferedReader對象
String readline;
readline =sin.readLine();
//從系統標準輸入讀入一字符串
String x = readline;
// 將客戶端明文的Hash值傳送給服務器
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值爲:" + result);
os.println(result);//經過網絡將明文的Hash函數值傳送到服務器
// String str = is.readLine();// 從網絡輸入流讀取結果
System.out.println("從服務器接收到的結果爲：" + result); // 輸出服務器返回的結果
while (!readline.equals("bye")) {
//若從標準輸入讀入的字符串爲 "bye"則中止循環
readline = SEnc.Enc(turner.turn(readline));
os.println(readline);
/*把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化爲後綴表達式，把後綴表達式用3DES加密後經過網絡發送給服務器*/
//將從系統標準輸入讀入的字符串輸出到Server
os.flush();
//刷新輸出流，使Server立刻收到該字符串
System.out.println("Client:" + readline);
//在系統標準輸出上打印讀入的字符串
System.out.println("Server:" + is.readLine());
//從Server讀入一字符串，並打印到標準輸出上
readline = sin.readLine(); //從系統標準輸入讀入一字符串
} //繼續循環
os.close(); //關閉Socket輸出流
is.close(); //關閉Socket輸入流
socket.close(); //關閉Socket
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error" + e); //出錯，則打印出錯信息
}
}
}
- 結果
遇到問題及解決方案
問題1：沒法進行測試
socket- 問題1解決方案：測試前應填入數據，再進行測試
問題2：進行測試時，報錯
input exception reported
函數問題2解決方案：搜了一下，發現是格式的問題，字符間應有空格相鏈接
學習問題3：出現
java.net.SocketException: Connection reset,客戶端輸出文件出錯
問題3解決方案：該異常在客戶端和服務器端均有可能發生，引發該異常的緣由有兩個，第一個就是若是一端的Socket被關閉（或主動關閉或者由於異常退出而引發的關閉），另外一端仍發送數據，發送的第一個數據包引起該異常(Connect reset by peer)。另外一個是一端退出，但退出時並未關閉該鏈接，另外一端若是在從鏈接中讀數據則拋出該異常（Connection reset）。簡單的說就是在鏈接斷開後的讀和寫操做引發的。 在讀取信息時不該該關閉客戶端。
問題4：沒法運行程序，報錯
問題4解決方案：從新啓動，或者換個端口，好比以前是
4004,就能夠換成1234。
統計PSP(Personal Software Process)時間：
| 步驟 | 耗時（h） | 百分比 |
|---|---|---|
| 設計 | 2 | 20% |
| 代碼實現 | 5 | 50% |
| 測試 | 2 | 20% |
| 分析總結 | 1 | 10% |
實驗小結
本次實驗過程當中出現了不少問題，反反覆覆折騰了一週，不過在不斷地從書中網上查詢解決問題的過程當中，收穫頗豐。其實不論是學習生活仍是從此工做，有時候須要適當地逼一下本身，可能在某一方面投入90%精力但仍不見但願時，咱們須要作的可能就是再努力10%。這應該是本學期最後一次實驗了，雖然Java實驗真的磨人，不過不論從知識的提高仍是耐力的磨練，總算是有所收穫，仍是挺感謝婁老師。但願本身之後也能屏住最後一口氣，撐住往前走。
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