实验五 网络编程与安全
目录
一、实验报告封面
北京电子科技学院（BESTI）
实 验 报 告
| ◆ | ◇ | ◆ | ◇ |
|---|---|---|---|
| 课程 | Java程序设计 | 班级 | 1652班 |
| 姓名 | 蔡霓 | 学号 | 20165223 |
| 成绩 | 指导教师 | 娄嘉鹏 | |
| 实验日期 | 2018年5月28日 | 实验密级 | 非密级 |
| 预习程度 | 已预习 | 实验时间 | 13:45 - 15:25 |
| 必修/选修 | 选修 | 实验序号 | 五 |
实验名称：Android开发基础
二、具体实验内容
（一）网络编程与安全-1
两人一组结对编程：
1.结对实现中缀表达式转后缀表达式的功能 MyBC.java
2.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
3.上传测试代码运行结果截图和码云链接
（1）实验步骤
- 编写实现中缀表达式转后缀表达式的功能代码
MyBC.java - 编写实现后缀表达式求值功能的代码
MyDC.java - 编写测试代码
MyDCTester.java及MyBCTest.java
（2）实验代码
详见码云链接：T1
MyBC.java
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Collectors;
import java.lang.String;
import org.junit.Test;
public class MyBC{
private static final Map<Character, Integer> basic = new HashMap<Character, Integer>();
static {
basic.put('-', 1);
basic.put('+', 1);
basic.put('*', 2);
basic.put('/', 2);
basic.put('(', 0);
}
//中缀表达式 转 后缀表达式
public static String toSuffix(String infix){
List<String> queue = new ArrayList<String>();
List<Character> stack = new ArrayList<Character>();
char[] charArr = infix.trim().toCharArray();
String standard = "*/+-()";
char ch = '&';
int len = 0;
for (int i = 0; i < charArr.length; i++) {
ch = charArr[i];
if(Character.isDigit(ch)) {
len++;
}else if(Character.isLetter(ch)) {
len++;
}else if(ch == '.'){
len++;
}else if(Character.isSpaceChar(ch)) {
if(len > 0) {
queue.add(String.valueOf(Arrays.copyOfRange(charArr, i - len, i)));
len = 0;
}
continue;
}else if(standard.indexOf(ch) != -1) {
if(len > 0) {
queue.add(String.valueOf(Arrays.copyOfRange(charArr, i - len, i)));
len = 0;
}
if(ch == '(') {
stack.add(ch);
continue;
}
if (!stack.isEmpty()) {
int size = stack.size() - 1;
boolean flag = false;
while (size >= 0 && ch == ')' && stack.get(size) != '(') {
queue.add(String.valueOf(stack.remove(size)));
size--;
flag = true;
}
while (size >= 0 && !flag && basic.get(stack.get(size)) >= basic.get(ch)) {
queue.add(String.valueOf(stack.remove(size)));
size--;
}
}
if(ch != ')') {
stack.add(ch);
} else {
stack.remove(stack.size() - 1);
}
}
if(i == charArr.length - 1) {
if(len > 0) {
queue.add(String.valueOf(Arrays.copyOfRange(charArr, i - len+1, i+1)));
}
int size = stack.size() - 1;
while (size >= 0) {
queue.add(String.valueOf(stack.remove(size)));
size--;
}
}
}
return queue.stream().collect(Collectors.joining(" "));
}
}
MyDC.java
import javax.xml.bind.annotation.XmlType;
import java.lang.Integer;
import java.util.StringTokenizer;
import java.util.Stack;
public class MyDC
{
/** constant for addition symbol */
private final String ADD="+";
/** constant for subtraction symbol */
private final String SUBTRACT="-";
/** constant for multiplication symbol */
private final String MULTIPLY="*";
/** constant for division symbol */
private final String DIVIDE="/";
/** the stack */
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();
//如果是运算符，调用isOperator
if (isOperator(token)) {
//从栈中弹出操作数2
op2 = stack.pop();
//从栈中弹出操作数1
op1 = stack.pop();
//根据运算符和两个操作数调用evalSingleOp计算result;
result = evalSingleOp(token, op1, op2);
//计算result入栈;
stack.push(result);
} else//如果是操作数
{
stack.push(Integer.parseInt(token));
//操作数入栈;
}
}
return result;
}
private boolean isOperator(String token)
{
return(token.equals("+")||token.equals("-")||
token.equals("*")||token.equals("/"));
}
private int evalSingleOp(String 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;
default:
break;
}
return result;
}
}
（3）实验截图
（二）网络编程与安全-2
结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器
0.注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
1.基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
2.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
3.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
4.客户端显示服务器发送过来的结果
5.上传测试结果截图和码云链接
（1）实验步骤
- 编写服务器端与客户端链接代码
- 客户端输入中缀表达式，调用
MyBC.java转为后缀表达式 - 服务器接收后缀表达式，调用
MyDC.java计算结果值并返回到客户端
（2）实验代码
详见码云链接：T2
- 服务器端：
Service.java
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class Service {
public static void main(String[] args) throws IOException{
Service socketService = new Service();
socketService.oneServer();
}
public void oneServer(){
try{
ServerSocket server=null;
try{
server=new ServerSocket(5223); //客户端链接端口
System.out.println("服务器启动成功！");
}catch(Exception e) {
System.out.println("没有启动监听！"+e);
}
Socket socket=null;
try{
socket=server.accept();
}catch(Exception e) {
System.out.println("Error."+e);
}
String line,line2;
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
PrintWriter writer=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
line2=in.readLine();
System.out.println("客户端:"+line2);
MyDC f = new MyDC();
System.out.printf("%d",f.evaluate(line2));
writer.println(Integer.toString(f.evaluate(line2)));
line=br.readLine();
while(!line.equals("end")){
writer.println(line);
writer.flush();
System.out.println("服务器:"+Integer.toString(f.evaluate(in.readLine())));
System.out.println("客户端:"+in.readLine());
line=br.readLine();
}
writer.close();
in.close();
socket.close();
server.close();
}catch(Exception e) {
System.out.println("Error."+e);
}
}
}
- 客户端：
Client.java
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.URL;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
try {
//服务器的IP地址与所选端口（IP地址通过命令行指令ipconfig查出）
Socket socket = new Socket("10.1.1.234", 5223);
System.out.println("客户端启动成功！");
System.out.println("请输入中缀表达式：");
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
PrintWriter write = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String expression;
MyBC bc = new MyBC();
expression = br.readLine();
String input =new String();
input = bc.toSuffix("1+(4*2)/2+5+4*3-4");
while (!expression.equals("end")) {
write.println(input);
write.println(expression);
write.flush();
System.out.println("转化的后缀表达式为:" + input);
System.out.println("服务器返回值为:" + in.readLine());
expression = br.readLine();
}
write.close();
in.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("无法监听:" + e);
}
}
}
（3）实验截图
（三）网络编程与安全-3
加密结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器
0.注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
1.基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
2.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
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，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
4.客户端显示服务器发送过来的结果
5.上传测试结果截图和码云链接
（1）实验步骤
- 前期基本步骤同上一提交点
- 编写加解密代码
AES.JAVA - 在客户端输入中缀表达式，调用
MyBC.java转后缀表达式，再调用AES.JAVA的加密部分转加密密文 - 服务器接收到密文，调用
AES.JAVA的解密部分对密文解密，再调用MyDC.java对解密明文计算值，返回客户端
（2）实验代码
详见码云链接：T3
AES.java
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;
public class AES {
//初始向量
public static final String VIPARA = "aabbccddeeffgghh";
//编码方式
public static final String bm = "UTF-8";
//私钥
private static final String ASE_KEY="aabbccddeeffgghh";
/**
* 加密
*/
public static String encrypt(String cleartext) {
try {
IvParameterSpec zeroIv = new IvParameterSpec(VIPARA.getBytes());
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(ASE_KEY.getBytes(), "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, zeroIv);
byte[] encryptedData = cipher.doFinal(cleartext.getBytes(bm));
return new BASE64Encoder().encode(encryptedData);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
/**
* 解密
*/
public static String decrypt(String encrypted) {
try {
byte[] byteMi = new BASE64Decoder().decodeBuffer(encrypted);
IvParameterSpec zeroIv = new IvParameterSpec(VIPARA.getBytes());
SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(
ASE_KEY.getBytes(), "AES");
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS5Padding");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, zeroIv);
byte[] decryptedData = cipher.doFinal(byteMi);
return new String(decryptedData, bm);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return "";
}
}
}
- 服务器端新增部分：
Service2.java
......
String line,line2;
BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
PrintWriter writer=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
line2=in.readLine();
System.out.println("客户端:"+line2);
//创建对象aes，并调用 AES 类中的解密方法
AES aes = new AES();
String line3 = new String();
line3 = aes.decrypt(line2);
//调用 MyDC 类计算值
MyDC f = new MyDC();
System.out.printf("%d",f.evaluate(line3));
writer.println(Integer.toString(f.evaluate(line3)));
line=br.readLine();
......
- 客户端新增部分：
Client2.java
......
MyBC bc = new MyBC();
expression = br.readLine();
String input =new String();
String input2 = new String();
input = bc.toSuffix("1+(4*2)/2+5+4*3-4");
//创建对象aes，并调用 AES 类中的加密方法
AES aes = new AES();
input2 = aes.encrypt(input);
while (!expression.equals("end")) {
write.println(input2);
write.println(expression);
write.flush();
System.out.println("aes加密的后缀表达式为:" + input2);
System.out.println("服务器返回值为:" + in.readLine());
expression = br.readLine();
}
......
（3）实验截图
（四）网络编程与安全-4
密钥分发结对编程：1人负责客户端，一人负责服务器
0.注意责任归宿，要会通过测试证明自己没有问题
1.基于Java Socket实现客户端/服务器功能，传输方式用TCP
2.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算法加密通过网络把密文发送给服务器
3.客户端和服务器用DH算法进行3DES或AES算法的密钥交换
4.服务器接收到后缀表达式表达式后，进行解密，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
5.客户端显示服务器发送过来的结果
6.上传测试结果截图和码云链接
（1）实验步骤
（2）实验代码
详见码云链接：T4
- ` `
（3）实验截图
（五）网络编程与安全-5
（1）实验步骤
（2）实验代码
- ` `
（3）实验截图
三、实验总结
分析与总结：
参考资料：
四、PSP时间
| 实验步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 题目分析 | 1h | 10% |
| 思路设计 | 2h | 20% |
| 代码实现 | 5h | 50% |
| 调试测试 | 1h | 10% |
| 实验总结 | 1h | 10% |