信息的安全传输（JAVA实现信息的安全传输工具）

最新推荐文章于 2025-03-11 11:28:52 发布

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文章标签：加密解密 java 信息安全 websocket

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43935215/article/details/112519087

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本文介绍了使用JAVA通过WebSocket实现点对点信息传输工具的设计与实现，确保信息的保密性、完整性和不可否认性。程序涉及到RSA、DES和MD5的加密解密操作，以及多线程处理。通过启动服务端，客户端连接并加密传输文件，最终在接收端解密验证信息的完整流程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

信息的安全传输，实现信息的安全传输工具

概要设计及需求

设计与实现一款局域网中点到点（即一台计算机到另外一台计算机）的信息传输工具，要求能够保证信息在传输过程中的保密性、完整性和发送/接收方的不可否认性，以防止通信线路上的窃听、泄露、破坏、篡改等不良操作。

程序工作流程及原理

流程图

在这里插入图片描述

包结构图

在这里插入图片描述

程序原理：

FileTransferServer类封装了WebSocket的服务器端，即为接受方B
FileTransferClient类封装了WebSocket的客户端，即为发送方A。
业务层实现了程序的主体功能，即对于A：建立连接，加密，签名，打包文件，发送文件；对于B：接收文件，解密，验证签名。

整体工程量较大，首先要用WebSocket完善A与B的正常通信，其次涉及到密码学的知识，基本完成了 RSA 、DES和MD5的功能，包括加密字符串，加密文件，生成密钥，对文件生成摘要，生成签名等等，涉及到了大量的I/O操作；同时为使服务端能高效处理接受的文件，采用了多线程的方案。

对JAVA的GUI编程不是很熟悉，这个项目中只写了个软件界面，但并没有实现监听接口，赋予任何功能。

其实对于这个项目，掌握WebSocket网络编程很重要，特别是结合密码学做到的安全传输，包括字符串加密，文件加密等等，保障了机密性，完整性以及不可否认性。

环境搭建

JDK1.8 / Eclipse / Windows 10

关键代码及结果展示

先开启服务端（演示是本机，所以IP为127.0.0.1）：

FileTransferServer server = new FileTransferServer(); // 启动服务端
server.load();

对于load：

public void load() throws Exception {
   
		while (true) {
   
			// server尝试接收其他Socket的连接请求，server的accept方法是阻塞式的
			Socket socket = this.accept();
			/**
			 * 我们的服务端处理客户端的连接请求是同步进行的， 每次接收到来自客户端的连接请求后， 都要先跟当前的客户端通信完之后才能再处理下一个连接请求。
			 * 这在并发比较多的情况下会严重影响程序的性能， 为此，我们可以把它改为如下这种异步处理与客户端通信的方式
			 */
			// 每接收到一个Socket就建立一个新的线程来处理它
			new Thread(new Task(socket)).start();
	}
}

打开客户端，建立连接

public FileTransferClient() throws Exception {
   
		super(SERVER_IP, SERVER_PORT);
		this.client = this;
		System.out.println("Cliect[port:" + client.getLocalPort() + "] 成功连接服务端");
}

实现是多线程的，所以开启了三个客户端来发送文件：

// 启动客户端连接
FileTransferClient client1 = new FileTransferClient();
FileTransferClient client2 = new FileTransferClient();
FileTransferClient client3 = new FileTransferClient();
// 开始传输文件
client1.sendFile(packageDesCipher); // 加密的DES密钥
// 三个线程之间一定要暂停，不会改变B服务端接收文件的顺序，但是会改变B对文件名的判定。
// （因为线程是异步的，B的if还没判断完毕，下个线程就改变了变量）
Thread.sleep(3000);
client2.sendFile(packageSigA); // 签名
Thread.sleep(3000);
client3.sendFile(fileCipher); // 加密的文件

如图：
在这里插入图片描述

A接收到B的公钥，B接收到A的公钥

System.out.println("【B】获得A的公钥为:" + FileTransferClient.mapA.get(0));
System.out.println("【A】获得B的公钥为:" + FileTransferServer.mapB.get(0));

在这里插入图片描述

A生成DES对称密钥

String desKey = "923533706";

A使用B的公钥对DES密钥进行加密

String desCipher = RSAUtil.encrypt(desKey, FileTransferServer.mapB.get(0));

在这里插入图片描述

A指定待传输的文件

String filePath = "E:\\exp1\\tmpA\\mingwen.txt";

文件可以是任意类型，这里实例文本文件

A用MD5对文件生成摘要A

String md5AClient = MD5Util.getFileMD5String(filePath);

在这里插入图片描述

A用A的私钥对摘要A生成签名

String sigA = RSAUtil.sign(md5AClient, mapA.get(1));

在这里插入图片描述

A用DES对称密钥对文件进行加密

String destFile = "E:\\exp1\\tmpA\\miwen.txt";
String fileCipher = DESUtil.encryptFile(desKey, file.getAbsolutePath(), destFile);

在这里插入图片描述

A将加密后的DES密钥和签名写入文件

String packageDesCipher = "E:\\exp1\\tmpA\\PackDesCipher.txt";
FileWriter fwriter2 = new FileWriter(packageDesCipher);
fwriter2.write(desCipher);

String packageSigA = "E:\\exp1\\tmpA\\PackSigA.txt";
FileWriter fwriter1 = new FileWriter(packageSigA);
fwriter1.write(sigA);

在这里插入图片描述

A发送文件

client1.sendFile(packageDesCipher); // 加密的DES密钥
client2.sendFile(packageSigA); // 签名
client3.sendFile(fileCipher); // 加密的文件

B接收文件并存入本地

dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
//读取socket中的文件流，存入本地文件

在这里插入图片描述

B使用B的私钥来解密DES密钥

desKeyB = RSAUtil.decrypt(tempDesKey, mapB.get(1));// 使用B的私钥解密

B从文件中读取A的签名

sigA = bReader.readLine();// 因为签名只有一行，且为字符串

B使用解密得到的DES密钥来解密文件

DESUtil.decryptFile(desKeyB, file.getAbsolutePath(), destFile);// 解密文件

在这里插入图片描述

B读取解密的文件并用MD5生成摘要B

String md5BClient = MD5Util.getFileMD5String(destFile);

从上帝视角来说，摘要B与摘要A相同
在这里插入图片描述

B验证签名是否匹配
本该是将解密的文件生成摘要，再同和用RSA公钥解密签名生成的摘要比较；（逆向解密思维）
将解密的文件生成摘要和读取的A的签名和 A的公钥验证是否匹配（正向加密思维）

boolean check = RSAUtil.verify(md5BClient, sigA, FileTransferClient.mapA.get(0));

在这里插入图片描述

源码

MainFrame.java

package gui;

import java.io.File;

import javax.swing.ImageIcon;
import javax.swing.JFrame;



public class MainFrame extends JFrame{
   
	public static MainFrame instance = new MainFrame();
    
    private MainFrame(){
   
        this.setSize(1000, 710);
        this.setContentPane(MainPanel.instance);
        this.setLocationRelativeTo(null);// 窗口在屏幕中心
		//设置一个框体图标
		this.setIconImage(new ImageIcon(new File("C:\\Users\\szzs\\Pictures\\Camera Roll\\paidaxing.jpg").getAbsolutePath()).getImage());
		this.setTitle("Secure Transport by XiDieccc");
		//不可改变大小
        this.setResizable(false);
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        
        
    }
     
    public static void main(String[] args) {
   
        instance.setVisible(true);
    }
}

MainPanel.java

package gui;

import java.awt.Font;
import java.awt.SystemColor;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JSeparator;
import javax.swing.JTextPane;
import javax.swing.SwingConstants;

import service.FileTransferServer;
import util.RSAUtil;

public class MainPanel extends JPanel {
   

	public static MainPanel instance = new MainPanel();
	// 启动服务端
	public JButton btnStartServer;
	// 启动客户端
	public JButton btnStartClient;
	// 选择文件
	public JButton btnFile;
	// 加密前的交换密钥
	public JTextPane textPaneServer;
	public JTextPane textPaneClient;
	// 加密后的文件信息
	public JTextPane textSrver;
	public JTextPane textClient;

	/**
	 * Create the panel.
	 */
	public MainPanel() {
   
		setLayout(null);

		JLabel lblNewLabel = new JLabel("Server");
		lblNewLabel.setVerticalAlignment(SwingConstants.TOP);
		lblNewLabel.setBounds(187, 13, 102, 38);
		lblNewLabel.setBackground(SystemColor.activeCaption);
		lblNewLabel.setFont(new Font("微软雅黑", Font.BOLD, 24));
		add(lblNewLabel);

		JLabel lblNewLabel_1 = new JLabel("Client");
		lblNewLabel_1.setFont(new Font("微软雅黑", Font.BOLD, 24));
		lblNewLabel_1.setBounds(703, 6, 83, 46);
		add(lblNewLabel_1);

		JSeparator separator = new JSeparator();
		separator.setOrientation(SwingConstants.VERTICAL);
		separator.setBounds(490, 0, 1, 700);
		add(separator);

		btnStartServer = new JButton("\u542F\u52A8\u670D\u52A1\u7AEF");
		btnStartServer.setForeground(SystemColor.textHighlight);
		btnStartServer.setBackground(SystemColor.activeCaption);
		btnStartServer.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 15));
		btnStartServer.setBounds(14, 65, 113, 27);
		add(btnStartServer);

		btnStartClient = new JButton("\u53D1\u8D77\u8BF7\u6C42");
		btnStartClient.setForeground(SystemColor.textHighlight);
		btnStartClient.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 15));
		btnStartClient.setBackground(SystemColor.activeCaption);
		btnStartClient.setBounds(514, 66, 113, 27);
		add(btnStartClient);

		// 选择文件按钮
		btnFile = new JButton("\u9009\u62E9\u6587\u4EF6");
		btnFile.setForeground(SystemColor.textHighlight);
		btnFile.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 15));
		btnFile.setBackground(SystemColor.activeCaption);
		btnFile.setBounds(514, 277, 113, 27);
		add(btnFile);

		textPaneServer = new JTextPane();
		textPaneServer.setBackground(SystemColor.info);
		textPaneServer.setFont(new Font("微软雅黑 Light", Font.PLAIN, 15));
		textPaneServer.setBounds(14, 390, 451, 270);
		add(textPaneServer);

		JLabel lblNewLabel_2 = new JLabel("\u6587\u4EF6\u63A5\u6536\u53CA\u89E3\u5BC6\u8BE6\u60C5\uFF1A");
		lblNewLabel_2.setForeground(SystemColor.textHighlight);
		lblNewLabel_2.setFont(new Font("微软雅黑 Light", Font.PLAIN, 15));
		lblNewLabel_2.setBounds(14, 339, 153, 38);
		add(lblNewLabel_2);

		textPaneClient = new JTextPane();
		textPaneClient.setBackground(SystemColor.info);
		textPaneClient.setFont(new Font("微软雅黑 Light", Font.PLAIN, 15));
		textPaneClient.setBounds(514, 390, 451, 270);
		add(textPaneClient);

		JLabel lblNewLabel_2_1 = new JLabel("\u6587\u4EF6\u4F20\u8F93\u53CA\u52A0\u5BC6\u8BE6\u60C5\uFF1A");
		lblNewLabel_2_1.setForeground(SystemColor.textHighlight);
		lblNewLabel_2_1.setFont(new Font("微软雅黑 Light", Font.PLAIN, 15));
		lblNewLabel_2_1.setBounds(513, 339, 153, 38);
		add(lblNewLabel_2_1);

		textSrver = new JTextPane();
		textSrver.setBackground(SystemColor.info);
		textSrver.setFont(new Font("微软雅黑 Light", Font.PLAIN, 15));
		textSrver.setBounds(14, 105

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