20155337 《网络安全编程》实验五实验报告

20155337 《网络安全编程》实验五实验报告

20155303 实验五 网络编程与安全

目录

• 任务一：
  编写MyBC.java实现中缀表达式转后缀表达式的功能
  编写MyDC.java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
• 任务二：
  结对编程：一人负责客户端，另一人负责服务器
  注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
  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，然后把中缀表达式调用MyBC.java的功能转化为后缀表达式，把后缀表达式通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
• 任务三：
  客户端让用户输入中缀表达式，然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算法加密后通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，可以用数组保存），然后调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端
  其他要求同任务二
• 任务四：
  客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换
  其他要求同任务三
• 任务五：
  服务器接收到后缀表达式表达式后，进行解密，解密后计算明文的MD5值，和客户端传来的MD5进行比较，一致则调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端
  其他要求同任务四

任务一

题目：①编写MyBC.java实现中缀表达式转后缀表达式的功能；②编写MyDC.java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

将运算符写在两个操作数中间的表达式，称为“中缀表达式”，如1+2*(3-4)+5。在中缀表达式中，运算符具有不同的优先级，圆括号用于改变运算符的运算次序，所以求值过程不能直接按照从左到右的顺序进行。
将运算符写在两个操作数之后的表达式称为“后缀表达式”，如上面的中缀表达式可转换为后缀表达式1 2 3 4 - * + 5 +。后缀表达式中没有括号，而且运算符没有优先级。后缀表达式的求值过程能够严格地从左到右按顺序进行，符合运算器的求值规律。
表达式求值算法分两步进行：①中缀转后缀；②求后缀表达式的值。
①中缀转后缀的算法可描述为：

设置一个运算符栈，设置一个后缀表达式字符串；
从左到右依次对中缀表达式中的每个字符ch分别进行以下处理，直至表达式结束：
若ch是左括号‘（’，将其入栈；
若ch是数字，将其后连续若干数字添加到后缀表达式字符串之后，并添加空格作为分隔符；
若ch是运算符，先将栈顶若干优先级高于ch的运算符出栈，添加到后缀表达式字符串之后，再将ch入栈。当‘（’运算符在栈中时，它的优先级最低。
若ch是‘）’，则若干运算符全部出栈，直到出栈的是左括号，一对括号匹配。
若表达式结束，将栈中运算符全部出栈，添加到后缀表达式字符串之后。

实验截图

任务二

题目：①结对编程：一人负责客户端，另一人负责服务器；②注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题；③基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP；④客户端让用户输入中缀表达式，然后把中缀表达式调用MyBC.java的功能转化为后缀表达式，把后缀表达式通过网络发送给服务器；⑤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；⑥客户端显示服务器发送过来的结果

java.net.Socket与java.net.ServerSocket

『java.net.Socket』：

套接字是一个网络连接的端点。在java中，使用java.net.Socket对象来表示一个套接字。
要创建一个套接字，可以使用Socket的构造方法，如：public Socket(java.lang.String host, int port)。其中，host是远程机器名或IP地址，port是远程应用程序的端口号。
一旦成功创建了Socket类的一个实例，就可以使用它发送或接收字节流。要发送字节流，必须先调用Socket类的getOutputStream方法来获取一个java.io.OutputStream对象。要向远程应用程序发送文本，通常要从返回的OutputStream对象构建一个java.io.PrintWriter对象。要接收来自连接的另一端的字节流，可以调用Socket类的getInputStream方法，它返回一个java.io.InputStream。
ServerSocket是服务器套接字的一个实现。ServerSocket和Socket不同，服务器套接字的角色是，等待来自客户端的连接请求。一旦服务器套接字获得了一个连接请求，它就会创建一个Socket实例，以处理和客户端的通信。

实验截图

任务三

题目：①客户端让用户输入中缀表达式，然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算法加密后通过网络把密文发送给服务器；②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，可以用数组保存），然后调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端。其他要求同任务二。

实现DES加密主要有以下几个步骤：
对称密钥的生成和保存；
使用对称密钥进行加密和解密；
从文件中获取加密时使用的密钥，使用密钥进行解密；
服务器解密、计算并发送至客户端部分

实验截图

任务四

题目：客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换。其他要求同任务三。

执行密钥协定的标准算法是DH算法（Diffie-Hellman算法），分为以下两步：
创建DH公钥和私钥；
创建共享密钥。
创建DH公钥和私钥：

实验截图

任务五

题目：服务器接收到后缀表达式表达式后，进行解密，解密后计算明文的MD5值，和客户端传来的MD5进行比较，一致则调用MyDC.java的功能计算后缀表达式的值，把结果发送给客户端。其他要求同任务四。

可以使用Java计算指定字符串的消息摘要。java.security包中的MessageDigest类提供了计算消息摘要的方法，首先生成对象，执行其update()方法可以将原始数据传递给该对象，然后执行其digest( )方法即可得到消息摘要。

实验截图

实验体会与总结

由于第一次接触相关内容，开始我不太理解如何实现客户端和服务器，也不知道该怎样使用java进行加密解密，最后在刘子健同学的帮助下完成了这次实验

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	30	11.1%
设计	60	22.2%
代码实现	120	44.4%
测试	30	11.1%
分析总结	30	11.1%