互联网高级技术文档格式.docx
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张启坤
文档撰写人：
符豪
文档撰写时间：
2016年6月29日
工作记录情况
名称
时间
是否完成
工作情况
密钥协商聊天器
06-25
是
查阅资料，程序测试
06-27
代码编写，调试
1实验目的与任务
实验目的：
1）两个或多个实体协商，共同建立会话密钥，任何一个参与者均对结果产生影响。
2）会话密钥由每个协议参与者分别产生的参数通过一定的计算得出。
3）锻炼编程能力，提高编程水平，积累编程经验。
4）学会基本的算法思想在网络路由选择的实现。
5）能够对局域网内通信的消息进行加密传输,防止他人窃取,还可以进行通信双方的身份认证,实行数字签名过程.
实验任务：
1）编写图形界面程序，利用产生密钥算法实现，生成通信的彼此的会话密钥；
2）规划程序界面，进行合理的布局；
3）书写算法代码，并对常规算法进行优化，提高算法的效率和稳定性；
4）正确运行程序，上传程序代码，提交实验报告。
2实验环境与设备
1）安装Windows操作系统的PC机一台
2）MicrosoftVisualStudio2012
3）.netframework框架4.0.
4）office
3实验内容与步骤
3.1实验内容与要求
实验内容；
用编程语言完成下列三个
1）局域网内相互通信
2）保证通信时的可靠性
3）进行密钥协商保证通话的信息安全
实验要求：
采用适当的界面处理同处于局域网的所有客户端进行通信，展现通信的全过程，保证通信的可靠性以及准确性。
3.2实现功能
1）建立通信的安全连接，输入用户名和密码登录系统，然后对整个局域网内广播；
2）显示本组通信的所有人员的信息情况，根据连接的先后时间顺序排序；
3）显示本组的所任组员的通信情况，以及信息的展示功能；
4）密钥协商功能，并对协商的密钥进行验证是否合法，之后再通信中使用；
5）对于异常输入的做法，提出错误报告。
3.3测试用例
用C#编程语言编写窗体程序，打开程序如图：
客户端
服务器
点击“分发密钥”，将上图转换到程序中，如下图：
让后进行密钥协商，和相互通信。
3.4问题分析
密钥协商协议的生成方式：
可分为证书型和无证书型。
证书型是指在会话密钥的产生过程中，由一个可信的证书中心（CA）给参与密钥协商的各方各分发一个证书，此证书中含有此方的公钥，ID及其他信息。
证书型密钥协商协议的优点是提供认证，目前PKI（公钥密码体制）广泛部署，比较成熟，应用面广，且由PKG管理公私钥对有利于统一管理，缺点是计算代价大，需要一个可信的CA，同时证书还需要维护。
无证书型是指各方在进行会话密钥的协商过程中不需要证书的参与，这是目前密钥协商协议的主流种类，优点是不需要CA的参与，减少了计算量，尤其是在低耗环境下应用的更多，同时安全性也不比证书型弱。
几乎没有明显的缺点，只是设计一个安全的更加低耗的无证书密钥协商方案不是很容易。
4总结
在此对这次试验进行总结如下：
在试验的过程中，难点就在于对密钥协商的处理，以及节点与节点之间和如何寻找节点之间的可靠通信节点。
这就对数据结构和算法有一定的理解，尤其对通信的可靠性和稳定性，还要参考整个通信的全过程情况进行模拟。
这也对编程语言有很高的要求。
这次实验中主要运用密钥协商算法，尽管可以在网上获取有关该算法的源码，但是在整个编程过程中，还是出现不少的问题，例如；
1.密钥如何生成和分配的问题。
2.寻找路径算法的编写和代码的优化。
3.如何维持程序的稳定性和健壮性。
4.针对输入输出的错误操作，如何提出异常处理。
5.对整个程序的代码精减，增强扩展性。
5参考文献
网络通信ThomasH.Cormen机械工业出版社2013.01
数据结构与算法分析（C语言描述）MarkAllenWeiss机械工业出版社2004.01
C#4.0严蔚敏编著清华大学出版社,2002.05
大话C#网络程杰清华大学出版社,2011.06
C#高级编程（第9版）ChristianNagel清华大学出版社,2015.01
6附录
主要代码
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.ComponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
usingSystem.Windows.Forms;
usingSystem.Net;
usingSystem.Net.Sockets;
usingSystem.Threading;
namespaceGroupCommunication
{
publicpartialclassGroupForm:
Form
{
//生成随机数
privateRandomrandom;
//组播地址
privateIPAddressgroupbroadcastIP=IPAddress.Parse（"
224.100.0.1"
）;
//端口号
privateintPORT=8001;
//UDP监听对象
privateUdpClientUDPListener;
//跨线程调用控件枚举定义
privateenumListBoxItemOperation{Add,Remove};
//跨线程调用控件委托定义
privatedelegatevoidSetListBoxItemCallback（stringitem,ListBoxlistBox,ListBoxItemOperationoperation）;
privatedelegatevoidSetButtonEnableCallback（boolenable,Buttonbutton）;
//定义委托对象
privateSetListBoxItemCallbacklistBoxItemCallback;
privateSetButtonEnableCallbackbuttonEnableCallback;
//密钥因子存放字典>
key：
username;
value:
element;
privateDictionary<
string,int>
keyElement=newDictionary<
（）;
//hash验证字符数组
string,string>
hashverifygroup=newDictionary<
string,string>
（）;
publicGroupForm（）
InitializeComponent（）;
this.skinEngine1.SkinFile=Application.StartupPath+@"
\Skins\Wave.ssk"
;
//随机生成用户名
username_llbl.Text=string.Empty;
random=newRandom（）;
username_llbl.Text="
user["
+random.Next（1,10000）.ToString（）+"
]"
//username_llbl.Text="
符豪"
//委托添加订阅
listBoxItemCallback=newSetListBoxItemCallback（SetListBoxItem）;
buttonEnableCallback=newSetButtonEnableCallback（SetButtonEnable）;
}
///<
summary>
///接收线程
/summary>
privatevoidReceiveMessage（）
UDPListener=newUdpClient（PORT）;
//必须使用组播地址范围内的地址
UDPListener.JoinMulticastGroup（groupbroadcastIP）;
UDPListener.Ttl=50;
IPEndPointremote=null;
while（true）
try
//关闭UDPListener时此句会产生异常
byte[]bytes=UDPListener.Receive（refremote）;
//接收数据
stringreceivestring=Encoding.UTF8.GetString（bytes,0,bytes.Length）;
string[]splitString=receivestring.Split（'
'
switch（splitString[0]）
case"
Login"
:
//进入群组会议室
SetListBoxItem（
string.Format（"
[{0}]进入!
"
splitString[1]）,message_lbx,ListBoxItemOperation.Add）;
stringuserListString="
List,"
+splitString[1];
for（inti=0;
i<
userlist_lbx.Items.Count;
i++）
userListString+="
"
+userlist_lbx.Items[i].ToString（）;
SendToMuliCastForUser（userListString）;
break;
List"
//参加会议人员名单
for（inti=1;
splitString.Length;
SetListBoxItem（splitString[i],userlist_lbx,ListBoxItemOperation.Add）;
KeyElement"
[{0}]发送:
{1}"
splitString[1],splitString[2]）,message_lbx,ListBoxItemOperation.Add）;
AddKeyElement（splitString[1],Convert.ToInt32（splitString[2]））;
if（keyElement.Count==2）
SendToMuliCastForUser（"
WaitVerify,true"
WaitVerify"
if（splitString[1].Equals（"
true"
））
请验证密钥"
）,message_lbx,ListBoxItemOperation.Add）;
SetButtonEnable（true,agreekey_btn）;
KeyVerify"
if（userlist_lbx.Items.Contains（splitString[1]））
hashverifygroup.Add（splitString[1],splitString[2]）;
if（hashverifygroup.Count==2）
if（VerifyKeyHsah（））
MessageBox.Show（"
密钥验证成功"
SetListBoxItem（string.Format（"
SetButtonEnable（false,keyverify_btn）;
SetButtonEnable（true,decrypt_btn）;
SetButtonEnable（true,encrypt_btn）;
SetButtonEnable（true,sendmessage_btn）;
else
密钥验证失败"
Message"
//发言内容
SetListBoxItem（receivestring,message_lbx,ListBoxItemOperation.Add）;
Logout"
//退出进群组会议室
[{0}]退出！
SetListBoxItem（splitString[1],userlist_lbx,ListBoxItemOperation.Remove）;
catch
//退出循环，结束线程
///发送数据
paramname="
message"
>
<
/param>
privatevoidSendToMuliCastForUser（stringmessage）
UdpClientSENDUdpClient=newUdpClient（）;
//允许发送和接收广播数据报
SENDUdpClient.EnableBroadcast=true;
IPEndPointiep=newIPEndPoint（groupbroadcastIP,PORT）;
//将发送内容转换为字节数组
byte[]bytes=System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes（message）;
//向子网发送信息
SENDUdpClient.Send（bytes,bytes.Length,iep）;
catch（Exceptionerr）
MessageBox.Show（err.Message,"
发送失败"
finally
SENDUdpClient.Close（）;
///存储密钥因子
username"
element"
privatevoidAddKeyElement（stringusername,intelement）
if（keyElement.Count>
=4）return;
if（!
keyElement.ContainsKey（username））
keyElement.Add（username,element）;
keyElement.Add（username+"
00"
element）;
privatestringGetKey（）
int[]keyelement=newint[2];
inti=0;
foreach（intvalueinkeyElement.Values）
keyelement[i]=value;
i++;
inttemp;
for（intj=0;
j<
3;
j++）
for（intk=0;
k<
k-j-1;
k++）
if（keyelement[k]>
keyelement[k+1]）
//交换数
temp=keyelement[k];
keyelement[k]=keyelement[k+1];
keyelement[k+1]=temp;
returnkeyelement[0].ToString（）+keyelement[1].ToString（）;
///验证hash后的密钥
returns>
/returns>
privateboolVerifyKeyHsah（）
stringkeyhash=DESData.Key_DES.GetHashCode（）.ToString（）;
foreach（stringvalueinhashverifygroup.Values）
if（keyhash!
=value）
returnfalse;
returntrue;
///跨线程调用的方法
item"
listBox"
operation"
privatevoidSetListBoxItem（stringitem,ListBoxlistBox,ListBoxItemOperationoperation）
if（listBox.InvokeRequired==true）
this.Invoke（listBoxItemCallback,item,listBox,operation）;
{//添加
if（operation==ListBoxItemOperation.Add）
if（listBox==userlist_lbx）
if（listBox.Items.Contains（item）==false）
listBox.Items.Add（item）;
listBox.SelectedIndex=listBox.Items.Count-1;
listBox.ClearSelected（）;
elseif（operation==ListBoxItemOperation.Remove）
{//移除
listBox.Items.Remove（item）;
///跨线程调用按钮属性
enable"
button"
privatevoidSetButtonEnable（boolenable,Buttonbutton）
if（button.InvokeRequired）
button.Invoke（buttonEnableCallback,enable,button）;
button.Enabled=enable;
privatevoidlogin_btn_Click（objectsender,EventArgse）
Cursor.Current=Cursors.WaitCursor;
ThreadmyThread=newThread（newThreadStart（ReceiveMessage））;
myThread.Start（）;
//等待接收线程准备完毕
Thread.Sleep（1000）;
Login,"
+username_llbl.Text）;
SetButtonEnable（false,login_btn）;
SetButtonEnable（true,exit_btn）;
SetButtonEnable（true,sendkey_btn）;
privatevoidsendkey_btn_Click（objectsender,EventArgse）
intelement=random.Next（1000,9999）;
KeyElement,"
+username_llbl.Text+"
+element.ToString（））;
SetButtonEnable（false,sendkey_btn）;
privatevoidagreekey_btn_Click（objectsender,EventArgse）
DESData.Key_DES=GetKey（）;
已生成密钥!
SetButtonEnable（true,keyverify_btn）;
catch{
密钥生成失败!
privatevoidkeyverify_btn_Click（objectsender,EventArgse）
KeyVerify,"
+username_llbl.Text+"
+
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