java的网络编程设计报告_20165230 《Java程序设计》实验五《网络编程与安全》实验报告...
20165230 《Java程序設計》實驗五《網絡編程與安全》實驗報告
一、實驗報告封面
課程：Java程序設計 班級：1652班 姓名：田坤燁 學號：20165230 成績：
指導教師：婁嘉鵬 實驗日期：2018年5月28日
實驗時間：13:45 - 15:25
實驗序號：實驗五 實驗名稱：網絡編程與安全
實驗要求：
沒有Linux基礎的同學建議先學習《Linux基礎入門(新版)》《Vim編輯器》 課程；
完成實驗、撰寫實驗報告，注意實驗報告重點是運行結果，遇到的問題(工具查找，安裝，使用，程序的編輯，調試，運行等)、解決辦法(空洞的方法如“查網絡”、“問同學”、“看書”等一律得0分)以及分析(從中可以得到什么啟示，有什么收獲，教訓等)；
實驗報告中統計自己的PSP(Personal Software Process)時間；
嚴禁抄襲。
二、實驗內容及步驟
(一)實現中綴表達式轉后綴表達式并實現后綴表達式求值的功能
實驗內容
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
上傳測試代碼運行結果截圖和碼云鏈接
代碼如下
MyBC.java
import java.util.Stack;
import java.util.StringTokenizer;
public class MyBC{
private Stack stack1;
public char Precede(char a,char b)
{
if(a=='#')
if(b!='#')
return '
else
return '=';
if(a==')')
return '>';
if(a=='(')
if(b!=')')
return '
else
return '=';
if(a=='/'||a=='*')
if(b!='(')
return '>';
else
return '
if(a=='-'||a=='+')
if(b!='*'&&b!='/'&&b!='(')
return '>';
else
return '
return '>';
}
public MyBC() {
stack1 = new Stack();
stack1.push('#');
}
public String turn(String expr) {
int result = 0;
String token;
char topelem,optr;
char[] exper1 = new char[100];
int i = 0;
StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer (expr);
while (tokenizer.hasMoreTokens())
{
token = tokenizer.nextToken();
//如果是運算符，調用isOperator
if (isOperator(token))
{
//調用Precede比較優先級
topelem=stack1.peek();
optr = token.charAt(0);
if(Precede(topelem,optr)=='
{
stack1.push(optr);
}
else if(Precede(topelem,optr)=='=')
{
optr =stack1.pop();
exper1[i++] = optr;
exper1[i++] = ' ';
}
else if(Precede(topelem,optr)=='>')
{
optr =stack1.pop();
//從運算符棧中退出棧頂元素并放入后綴表達式exper1
exper1[i++] = optr;
exper1[i++] = ' ';
}
}//如果是(則入棧
else if(token.equals("(")) {
optr = token.charAt(0);
stack1.push(optr);
}//如果是)則退棧直到出現第一個(
else if(token.equals(")")) {
optr = stack1.pop();
while(optr!='(')
{
exper1[i++] = optr;
exper1[i++] = ' ';
optr = stack1.pop();
}
}
else//如果是操作數
//操作數放入后綴表達式exper1
{
optr = token.charAt(0);
//System.out.println(optr);
exper1[i++]=optr;
exper1[i++] = ' ';
}
}
while(!stack1.isEmpty())
{
optr = stack1.pop();
if(optr!='#'){
exper1[i++] = optr;
exper1[i++] = ' ';
}
}
//System.out.println(exper1);
return ToString(exper1);
}
//@Override
private boolean isOperator(String token)
{
return (token.equals("+") || token.equals("-") ||token.equals("*") || token.equals("/") );
}
public static String ToString(char[] exper1){
int length = exper1.length;
String str=" ";
for(int i=0;i
{
str=str+exper1[i];
}
return str;
}
}
MyBC測試結果截圖
(二) 基于Java Socket實現客戶端/服務器功能
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
上傳測試結果截圖和碼云鏈接
服務器端代碼(由我負責)
import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class Server {
public static final int PORT = 12345;//監聽的端口號
public static void main(String[] args) {
System.out.println("服務器啟動...\n");
Server server = new Server();
server.init();
}
public void init() {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT);
while (true) {
// 一旦有堵塞, 則表示服務器與客戶端獲得了連接
Socket client = serverSocket.accept();
// 處理這次連接
new HandlerThread(client);
}
} catch (Exception e) {
System.out.println("服務器異常: " + e.getMessage());
}
}
private class HandlerThread implements Runnable {
private Socket socket;
public HandlerThread(Socket client) {
socket = client;
new Thread(this).start();
}
public void run() {
try {
// 讀取客戶端數據
DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
String clientInputStr = input.readUTF();//這里要注意和客戶端輸出流的寫方法對應,否則會拋 EOFException
// 處理客戶端數據
System.out.println("客戶端發過來的內容:" + clientInputStr);
MyDC evalute = new MyDC();
int result = evalute.evaluate(clientInputStr);
// 向客戶端回復信息
DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
System.out.print("計算結果:\t");
// 發送鍵盤輸入的一行
//String s = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();
out.writeUTF(String.valueOf(result));
out.close();
input.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("服務器 run 異常: " + e.getMessage());
} finally {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
} catch (Exception e) {
socket = null;
System.out.println("服務端 finally 異常:" + e.getMessage());
}
}
}
}
}
}
運行截圖
客戶端代碼(由搭檔負責)
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("客戶端啟動...");
System.out.println("當接收到服務器端字符為 \"OK\" 的時候, 客戶端將終止\n");
while (true) {
Socket socket = null;
try {
socket = new Socket(IP_ADDR, PORT);
DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
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);
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());
}
}
}
}
}
}
運行截圖
(三)加密結對編程
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
上傳測試結果截圖和碼云鏈接
服務器端(由我負責)
import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class ServerReceive{
public static final int PORT = 12345;//監聽的端口號
public static void main(String[] args) {
System.out.println("服務器啟動...\n");
Server server = new Server();
server.init();
}
public void init() {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT);
while (true) {
// 一旦有堵塞, 則表示服務器與客戶端獲得了連接
Socket client = serverSocket.accept();
// 處理這次連接
new HandlerThread(client);
}
} catch (Exception e) {
System.out.println("服務器異常: " + e.getMessage());
}
}
private class HandlerThread implements Runnable {
private Socket socket;
public HandlerThread(Socket client) {
socket = client;
new Thread(this).start();
}
public void run() {
try {
/*讀取客戶端數據*/
DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream());
String clientInputStr = input.readUTF();
/*處理客戶端數據*/
System.out.println("客戶端發過來的內容:" + clientInputStr);
MyDC evalute = new MyDC();
SDec sDec = new SDec();//解密
int result = evalute.evaluate(clientInputStr);
/* 向客戶端回復信息*/
DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
System.out.print("計算結果:\t");
/*發送鍵盤輸入的一行*/
out.writeUTF(String.valueOf(result));
out.close();
input.close();
}
catch (Exception e) {
System.out.println("服務器 run 異常: " + e.getMessage());
}
finally {
if (socket != null) {
try {
socket.close();
}
catch (Exception e) {
socket = null;
System.out.println("服務端 finally 異常:" + e.getMessage());
}
}
}
}
}
}
運行截圖
客戶端代碼(由搭檔負責)
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 = 12345;//服務器端口號
public static void main(String[] args) {
System.out.println("客戶端啟動...");
System.out.println("當接收到服務器端字符為 \"OK\" 的時候, 客戶端將終止\n");
while (true) {
Socket socket = null;
try {
//創建一個流套接字并將其連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);
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());
}
}
}
}
}
}
運行截圖
(四)客戶端和服務器用DH算法進行3DES或AES算法的密鑰交換
服務器和客戶端分別運行Key_DH.java代碼產生各自的公鑰和私鑰，然后將公鑰通過網絡發送給對方，，客戶端和服務器利用對方發送的公鑰和自己私鑰運行 KeyAgree.java生成相同的共享密鑰，各自利用共享密鑰進行加解密工作。
Key_DH.java
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{
private 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 modulus
private static final BigInteger skip1024Modulus
= new BigInteger(1, skip1024ModulusBytes);
// The base used with the SKIP 1024 bit modulus
private 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);
}
}
運行截圖
(五)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
服務器端：
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.security.MessageDigest;
public class Server5 {
public static void main(String args[]) {
MyDC evalute = new MyDC();
SDec sDec = new SDec();
try {
ServerSocket server = null;
try {
server = new ServerSocket(12345);
//創建一個ServerSocket在端口4700監聽客戶請求
} catch (Exception e) {
System.out.println("can not listen to:" + e);
//出錯，打印出錯信息
}
Socket socket = null;
try {
socket = server.accept();
//使用accept()阻塞等待客戶請求，有客戶
//請求到來則產生一個Socket對象，并繼續執行
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error." + e);
//出錯，打印出錯信息
}
String line;
BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//由Socket對象得到輸入流，并構造相應的BufferedReader對象
PrintWriter os = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//由Socket對象得到輸出流，并構造PrintWriter對象
BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//由系統標準輸入設備構造BufferedReader對象
//使用Hash函數檢測明文完整性
String x = sin.readLine();
MessageDigest m2 = MessageDigest.getInstance("MD5");
//使用MD5算法返回實現指定摘要算法的 MessageDigest對象
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);
String match = is.readLine();
if (match.equals(result)) {
System.out.println("匹配成功");
}
System.out.println("Client:" + is.readLine());
//在標準輸出上打印從客戶端讀入的字符串
line = sin.readLine();
//從標準輸入讀入一字符串
while (!line.equals("bye")) {
//如果該字符串為 "bye"，則停止循環
os.println(evalute.evaluate(line));
//向客戶端輸出該字符串
os.flush();
//刷新輸出流，使Client馬上收到該字符串
System.out.println("Server:" + evalute.evaluate(line));
//在系統標準輸出上打印讀入的字符串
System.out.println("Client:" + is.readLine());
//從Client讀入一字符串，并打印到標準輸出上
line = 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
server.close(); //關閉ServerSocket
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error:" + e);
//出錯，打印出錯信息
}
}
}
客戶端
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.security.MessageDigest;
/**
* Created by lxkj on 2017/6/2.
*/
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", 12345);
//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對象得到輸出流，并構造PrintWriter對象
BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//由Socket對象得到輸入流，并構造相應的BufferedReader對象
String readline;
System.out.println("請輸入：");
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值為:" + result);
os.println(result);//通過網絡將明文的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為：" + result); // 輸出服務器返回的結果
while (!readline.equals("ok")) {
//若從標準輸入讀入的字符串為 "ok"則停止循環
readline = SEnc.Enc(turner.turn(readline));
os.println(readline);
/*把中綴表達式調用MyBC.java的功能轉化為后綴表達式，把后綴表達式用3DES加密后通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馬上收到該字符串
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，并打印到標準輸出上
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
}
}
}
運行截圖
三、實驗遇到的問題
問題1：學習了教材以后仍然 不知道如何把信息傳給服務器
問題2：DH算法如何運用？
問題2解決方案：通過學習老師的博客Java 密碼學算法中關于DH算法的知識點
四、PSP時間
步驟
耗時
百分比
|需求分析 | 30min | 12%
| 設計 | 40min | 15%
| 代碼實現 | 90min | 34%
|測試 | 45min | 17%
|分析總結 | 60min |23%
七、參考資料
總結
以上是生活随笔為你收集整理的java的网络编程设计报告_20165230 《Java程序设计》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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