20241307 实验三 《Python程序设计》实验报告
20241307 2024-2025-2 《Python程序设计》实验三报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2413
姓名： 张岳峰
学号：20241307
实验教师：王志强
实验日期：2025年4月16日
必修/选修： 公选课
1.实验内容
1．创建服务端和客户端，服务端在特定端口监听多个客户请求。客户端和服务端通过Socket套接字（TCP/UDP）进行通信。
2.创建服务端和客户端，选择一个通信端口，用Python语言编程实现通信演示程序；
3.要求包含文件的基本操作，例如打开和读写操作。
4.要求发送方从文件读取内容，加密后并传输；接收方收到密文并解密，保存在文件中。
5.程序代码托管到码云。
2. 实验过程及结果
实验准备
在windows或python终端输入ipconfig，在IPv4获取服务端ip地址，用于服务端和客户端的连接。
首先将我的设备作为服务端，ip地址为192.168.0.216
一、服务端代码设计
核心思路如下：
1. 导入模块
import socket：引入Python的socket模块，该模块提供了底层网络通信功能，是实现网络服务端的基础。
2. 创建套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) ：创建一个TCP类型（SOCK_STREAM ）的套接字，AF_INET 表示使用IPv4地址 ，是网络通信中建立连接的基本对象。
3. 地址绑定
address = ('192.168.42.220', 8888)(宿舍断网了，这里用的热点，重新查询ip地址)
server_socket.bind(address)
指定服务端监听的IP地址（192.168.42.220 ）和端口号（8888 ），并通过bind方法将套接字与该地址锁定，让服务端知道在哪等待客户端连接。
4. 监听连接
server_socket.listen(5) ：使服务端开始监听指定地址和端口，参数5表示允许的未完成连接队列的最大长度 ，最多可以同时有5个客户端处于等待连接状态。
5. 接收连接
client_socket, address = server_socket.accept()
print("我们收到了{}的连接.".format(address))
accept方法会阻碍程序执行，直到有客户端发起连接请求。一旦有客户端连接，它会返回一个新的套接字对象（client_socket ）用于与该客户端进行通信，同时返回客户端的地址信息（address ） 。
6. 数据交互
while True:
data = client_socket.recv(1024)
if not data:
break
print("客户端说: {}".format(data.decode()))
response = input("服务端回应: ")
client_socket.send(response.encode())
通过一个循环持续与客户端进行数据交互。recv(1024) 从客户端接收最多1024字节的数据 ，如果没有接收到数据就跳出循环。接收到数据后先解码并打印，然后等待用户输入服务端的响应内容，再将响应内容编码后发送给客户端。
7. 关闭连接
client_socket.close()
server_socket.close()
在通信结束后，关闭与客户端通信的套接字（client_socket ）以及服务端监听的套接字（server_socket ），释放内存。
代码如下!：
监听成功，结果如下：
二、客户端代码设计
核心思路如下：
1. 导入模块
import socket：导入Python的socket模块，模块提供了网络通信相关功能，是实现客户端网络连接与数据交互的基础。
2. 创建套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) ：创建一个TCP类型（SOCK_STREAM ）的套接字，使用IPv4地址（AF_INET ） ，用于后续与服务端建立连接和数据传输。
3. 连接服务端
client_socket.connect(('192.168.42.248', 8888)) ：让客户端套接字连接到准备环节ipconfig地址（192.168.42.248 ）和端口号（8888 ），之前用的端口9999，（竟然不能用了，一个端口不能重复使用啊）的服务端，建立起网络连接。
4. 数据交互循环
while True:
message = input("客户端说: ")
if message.lower() == 'exit':
break
client_socket.send(message.encode())
data = client_socket.recv(1024).decode()
print("服务端回答: ", data)
- 发送消息：通过
input函数获取用户在客户端输入的内容，赋值给message。若message经转换为小写后等于'exit'，则跳出循环结束通信；否则将message编码后通过send方法发送给服务端。 - 接收回复：使用
recv(1024)接收服务端返回的数据，并对接收的数据进行解码，然后打印出服务端的回答。
5. 关闭连接
client_socket.close() ：当数据交互完成（比如用户输入exit ）后，关闭客户端套接字，释放相关网络资源。
代码如下：
连接成功，结果如下：
三、加密、解密算法及文件操作的综合运用
1.实验准备
（1）查看当前我的ip地址，为192.168.0.216
（2）查看我的服务端、客户端python文件在文件夹下的的绝对路径，以便加密、解密成功后产生的文件保存操作
路径如下：
2.服务端代码设计
核心思路如下：
1. 导入模块
import socket：引入Python的socket模块，用于进行网络通信，是实现服务端与客户端交互的基础。
2. 加密解密函数定义
def encrypt_decrypt(data, key):
result = ""
for char in data:
result += chr(ord(char) ^ key)
return result
定义了encrypt_decrypt函数，实现异或加密解密功能。遍历输入字符串data的每个字符，将字符的Unicode码点与密钥key进行异或运算，再将运算结果转换回字符并拼接起来，最后返回处理后的字符串。
3. 创建套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) ：创建一个基于IPv4（AF_INET ）的TCP（SOCK_STREAM ）套接字，为后续网络连接做准备。
4. 地址绑定与监听
address = ('192.168.0.216', 8888)
server_socket.bind(address)
server_socket.listen(5)
指定服务端监听的IP地址（192.168.0.216 ）和端口号（8888 ），通过bind方法将套接字与地址绑定，然后使用listen方法开始监听，参数5表示允许的未完成连接队列的最大长度。
5. 接收连接
client_socket, address = server_socket.accept()
print('我们收到了{}的连接.'.format(address))
accept方法会阻碍程序，直到有客户端发起连接请求。当有客户端连接时，返回用于与该客户端通信的套接字对象（client_socket ）和客户端地址（address ） ，并打印连接信息。
6. 数据交互与处理
while True:
data1 = client_socket.recv(1024)
if not data1:
break
decoded_data = data1.decode()
print("客户端说: {}".format(decoded_data))
data2 = encrypt_decrypt(decoded_data, 666)
print(data2)
file_path = r'C:\Users\ZB\PycharmProjects\20241307-zhang-yuefeng\.venv\serve.txt'
- 接收数据：通过循环持续接收客户端发送的数据，若未接收到数据则跳出循环。接收到的数据先解码并打印。
- 数据处理：使用定义好的
encrypt_decrypt函数，以密钥666对解码后的数据进行处理既可以理解为加密，也可用于解密，并打印处理后的数据。 - 文件操作：代码中指定了文件路径
file_pathC:\Users\ZB\PycharmProjects\20241307-zhang-yuefeng.venv\服务端.py ，将解密后的数据保存到文件夹中。
7. 关闭连接
代码中缺少关闭套接字连接的相关语句（如client_socket.close() 和server_socket.close() ），正常情况下在通信结束后，需要关闭相关套接字以释放内存等。
代码如下：
3.客户端代码设计
核心思路如下：
1. 导入模块
import socket：导入socket模块，实现客户端与服务端的网络通信提供基础功能。
2. 加密解密函数定义
def encrypt_decrypt(data, key):
result = ""
for char in data:
result += chr(ord(char) ^ key)
return result
定义encrypt_decrypt函数，利用异或运算实现加密和解密功能。遍历输入字符串data的每个字符，将字符的Unicode码点与密钥key进行异或运算，把运算结果转换为字符之后拼接起来，最后返回处理后的字符串。
3. 文件操作
file_path = r'C:\Users\ZB\PycharmProjects\20241307-zhang-yuefeng\.venv\text.txt'
with open(file_path, 'w') as file:
file.write('Hello, World!')
指定文件路径file_path ，使用with语句以写入模式打开文件，向文件中写入'Hello, World!' 。后续又以读取模式打开该文件，读取文件内容到data2 ，为后续加密传输做准备。
4. 创建套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) ：创建一个基于IPv4（AF_INET ）的TCP（SOCK_STREAM ）套接字，用于建立与服务端的网络连接。
5. 连接服务端
client_socket.connect(('192.168.0.216', 8888)) ：使客户端套接字连接到指定IP地址（192.168.0.216 ）和端口号（8888 ）的服务端，建立网络通信链路。
6. 数据交互循环
while True:
message = input("如果想要退出输入exit，如果不，输入no：")
if message.lower() == 'exit':
break
with open(file_path, 'r') as file:
data2 = file.read()
encrypted_data = encrypt_decrypt(data2, 666)
client_socket.send(encrypted_data.encode())
- 输入判断：通过
input获取用户输入，若用户输入exit（不区分大小写 ），则跳出循环结束通信。 - 文件读取与加密：每次循环都以读取模式打开指定文件，读取文件内容，然后使用
encrypt_decrypt函数，以密钥666对读取到的文件内容进行加密。 - 数据发送：将加密后的数据编码为字节流，通过套接字发送给服务端。
7. 关闭连接
client_socket.close() ：当数据交互完成（用户输入exit ）后，关闭客户端套接字，释放网络资源。
代码如下：
实验结果如下：
写入文件如下：
程序代码托管到码云
3. 实验过程中遇到的问题和解决过程
- 问题1：无法上传至git库，一上传就报错，上传成功在个人gitee仓库也找不到代码
- 问题1解决方案：在实验一配置过的项目创建新的python程序文件，重新链接git库上传并推送源程序,查询资料得知应该以管理员身份运行PyCharm才能上传。
- 问题2：服务端没法监听客户端，并报出以下错误
- 问题2解决方案：询问老师我得知要关闭电脑的所有防火墙，我的电脑没有这个选项，询问豆包之后先关闭了系统防护，然后关闭所有防火墙，并更改了端口号为‘8888’，因为端口号重复应用了，这一次成功监听
- 问题3：文件加密、解密成功后没有写入.text后缀的文件到目录文件夹，找不到成功解码获得的文件
- 问题3解决方案：看视频问AI，在pycharm中右键python文件可以查看绝对路径，将该路径写入到代码文件写入操作的地址，就可以在python程序运行后获得.text后缀加密、解密的文件
- 问题4：python语法运用不熟练，编写程序报错，
- 问题4解决方案：看教材问AI，学习了python的常见文件操作语句、
Python常用的文件操作
打开文件
使用open()函数来打开文件，基本语法为file = open('文件路径', '模式') 。常用文件打开模式有：
- r：读取模式（默认），文件必须存在，从文件开头读取。
- r+：读写模式，文件必须存在，可读写，文件指针在开头。
- w：写入模式，如果文件不存在则创建，存在则覆盖原内容。
- w+：读写模式，如果文件不存在则创建，存在则覆盖原内容。
- a：追加模式，如果文件不存在则创建，存在则在文件末尾追加内容。
- b：二进制模式，常与其他模式结合，如
'rb'（二进制读）、'wb'（二进制写） 。
读取文件
读取整个文件
使用read()方法 。
with open('test.txt', encoding='utf-8') as f:
content = f.read()
print(content)
读取一行
使用readline()方法 。
with open('test.txt', encoding='utf-8') as f:
line = f.readline()
print(line)
读取所有行
使用readlines()方法，返回包含每行内容的列表 。示例：
with open('test.txt', encoding='utf-8') as f:
lines = f.readlines()
for line in lines:
print(line)
写入文件
使用write()方法写入内容。
覆盖写入
with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
f.write('新的内容')
追加写入
with open('test.txt', 'a', encoding='utf-8') as f:
f.write('追加的内容')
文件指针操作
获取当前位置
使用tell()方法获取文件指针当前位置）。
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
f.read(5)
pos = f.tell()
print(pos)
移动文件指针
使用seek(offset, whence)方法移动指针。offset是偏移量，whence是基准点（0为文件开头，1为当前位置，2为文件末尾 ）。
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
f.seek(3, 0) # 从文件开头偏移3个字节
data = f.read(2)
print(data)
关闭文件
使用close()方法关闭文件，建议使用with语句，它会自动处理文件的打开和关闭，无需手动调用close() 。如：
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
content = f.read()
目录操作（借助os模块 ）
创建目录
os.mkdir('目录名')：创建单级目录。os.makedirs('多级目录名')：创建多级目录。
删除目录
os.rmdir('目录名')：删除单级空目录。os.removedirs('多级目录名')：删除多级目录（目录需为空 ）。
列出目录下文件
os.listdir('目录路径')返回目录下所有文件和子目录名称列表 。
判断文件/目录是否存在
os.path.exists('路径') ，存在返回True，否则返回False 。
其他操作
- 重命名文件：
os.rename('旧文件名', '新文件名')。 - 删除文件：
os.remove('文件名')。 - 获取文件大小：
os.path.getsize('文件路径')，返回文件大小（字节为单位 ）。
其他（感悟、思考等）
做实验的过程中，我会遇到和老师带着写代码时遇到不一样、全新的问题，这些设计代码、写代码、调试代码、获得结果的过程中，促使我不断思考，查询资料，问老师、问同学、问AI，看视频学习，在这过程中不断强化我对代码的理解，以及对代码编写的熟练度，让我编写代码的能力获得极大的提高。
