20222227 实验三《Python程序设计》实验报告
20222227 2024-2025-2 《Python程序设计》实验三报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2222
姓名： 赫连紫阳
学号：20222227
实验教师：王志强
实验日期：2025年4月16日
必修/选修： 公选课
一、实验内容
（一）实验内容
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。
（二）实验要求
1.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；
2.要求包含文件的基本操作，例如打开和读写操作。
3.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。
4.程序代码托管到码云。
注：在华为ECS服务器(OpenOuler系统)和物理机(Windows/Linux系统)上使用VIM、PDB、IDLE、Pycharm等工具编程实现。
二、实验过程及结果
（一）通信功能实现
1.客户端相关代码：
import socket
from cryptography.fernet import Fernet
KEY = b'2DArf8mfLdgsDgwdnBQ5Uzr9zIRSEVerCnVk8Mn9xTQ='
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(("127.0.0.1", 8848))
cipher = Fernet(KEY) # 使用合法密钥初始化加密器
while True:
message = input("输入消息：")
encrypted_msg = cipher.encrypt(message.encode("utf-8")) # 加密消息
client_socket.send(encrypted_msg)
if message == "exit":
break
encrypted_data = client_socket.recv(1024)
try:
decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data).decode("utf-8") # 解密回复
print(f"服务器回复：{decrypted_data}")
except:
print("解密失败！连接已终止")
break
client_socket.close()
客户端通信过程的逻辑如下：
客户端启动时创建Socket并连接到服务器
用户输入消息，发送至服务端
等待并显示服务器响应
通信完成
输入exit关闭Socket连接
程序结束
2.服务器相关代码
import socket
from cryptography.fernet import Fernet
KEY = b'2DArf8mfLdgsDgwdnBQ5Uzr9zIRSEVerCnVk8Mn9xTQ='
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(("127.0.0.1", 8848))
server_socket.listen(5)
cipher = Fernet(KEY)
print("等待连接...")
client_socket, address = server_socket.accept()
print(f"收到来自 {address[0]}:{address[1]} 的连接")
while True:
encrypted_data = client_socket.recv(1024)
if not encrypted_data:
break
try:
decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data).decode("utf-8") # 解密消息
except:
print("解密失败！连接已终止")
break
print(f"收到消息：{decrypted_data}")
if decrypted_data == "exit":
break
reply = input("输入回复：")
encrypted_reply = cipher.encrypt(reply.encode("utf-8")) # 加密回复
client_socket.send(encrypted_reply)
client_socket.close()
服务器通信过程的逻辑如下：
服务器启动，创建Socket
绑定到指定IP和端口
开始监听
当有新客户端连接时：
接受连接，返回客户端socket和地址
接收客户端选择的功能
循环接收客户端消息
打印收到的消息
等待输入回复内容
将回复发送给客户端
3.运行结果
客户端：
服务器：
（二）文件操作及加密传输
1.客户端代码
# client.py
import socket
import os
from cryptography.fernet import Fernet
KEY = b'2DArf8mfLdgsDgwdnBQ5Uzr9zIRSEVerCnVk8Mn9xTQ='
BUFFER_SIZE = 4096
SEPARATOR = "<SEPARATOR>"
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(("127.0.0.1", 8080))
cipher = Fernet(KEY)
def send_file(file_path):
try:
file_size = os.path.getsize(file_path)
file_name = os.path.basename(file_path)
# 发送文件头（加密）
header = f"FILE{SEPARATOR}{file_name}{SEPARATOR}{file_size}"
encrypted_header = cipher.encrypt(header.encode())
client_socket.send(encrypted_header)
# 分块发送文件内容
with open(file_path, "rb") as f:
while True:
bytes_read = f.read(BUFFER_SIZE)
if not bytes_read:
break
encrypted_data = cipher.encrypt(bytes_read)
client_socket.send(encrypted_data)
print(f"文件 {file_name} 发送完成")
except Exception as e:
print(f"文件发送失败: {str(e)}")
while True:
message = input("输入消息（/sendfile 发送文件）：")
if message.startswith("/sendfile"):
_, file_path = message.split(" ", 1)
if os.path.exists(file_path):
send_file(file_path)
else:
print("文件不存在")
continue
# 普通消息处理
encrypted_msg = cipher.encrypt(message.encode("utf-8"))
client_socket.send(encrypted_msg)
if message == "exit":
break
# 接收回复
encrypted_data = client_socket.recv(BUFFER_SIZE)
try:
decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data).decode("utf-8")
print(f"服务器回复：{decrypted_data}")
except:
print("解密失败！连接已终止")
break
client_socket.close()
客户端逻辑：
输入/sendfile文件传输
输入要传输的文件名
客户端发送文件名给服务器
客户端执行文件传输：
读取文件内容
使用异或加密算法加密文件数据
发送完成后关闭写入端
接收并显示服务器响应
2.服务器代码：
# server.py
import socket
import os
from cryptography.fernet import Fernet
KEY = b'2DArf8mfLdgsDgwdnBQ5Uzr9zIRSEVerCnVk8Mn9xTQ='
BUFFER_SIZE = 4096
SEPARATOR = "<SEPARATOR>"
SAVE_PATH = "received_files"
# 创建保存目录
os.makedirs(SAVE_PATH, exist_ok=True)
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(("127.0.0.1", 8080))
server_socket.listen(5)
cipher = Fernet(KEY)
print("等待连接...")
client_socket, address = server_socket.accept()
print(f"收到来自 {address[0]}:{address[1]} 的连接")
def save_file(file_name, file_size):
save_path = os.path.join(SAVE_PATH, file_name)
bytes_received = 0
with open(save_path, "wb") as f:
while bytes_received < file_size:
encrypted_data = client_socket.recv(BUFFER_SIZE)
decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data)
f.write(decrypted_data)
bytes_received += len(decrypted_data)
print(f"文件 {file_name} 保存成功 ({bytes_received} bytes)")
while True:
encrypted_data = client_socket.recv(BUFFER_SIZE)
if not encrypted_data:
break
try:
decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data).decode("utf-8")
except:
print("解密失败！连接已终止")
break
# 文件传输处理
if decrypted_data.startswith("FILE"):
_, file_name, file_size = decrypted_data.split(SEPARATOR)
file_size = int(file_size)
print(f"正在接收文件: {file_name} ({file_size} bytes)")
save_file(file_name, file_size)
continue
# 普通消息处理
print(f"收到消息：{decrypted_data}")
if decrypted_data == "exit":
break
reply = input("输入回复：")
encrypted_reply = cipher.encrypt(reply.encode("utf-8"))
client_socket.send(encrypted_reply)
client_socket.close()
服务器逻辑：
服务器启动，创建Socket
绑定到指定IP和端口
当有新客户端连接时：
接受连接，返回客户端socket和地址
接收文件名
接收加密文件数据
发送操作结果给客户端
3.运行结果
客户端：
服务器：
文件内容：
（三）上传代码至码云
三、实验过程中遇到的问题和解决过程
问题1：无法安装cryptography库
问题1解决方案：按照报错中提示的步骤更新
实验感悟
本次实验围绕网络通信与数据安全展开，通过Python实现了加密消息传输及文件传输功能，主要收获如下：
网络编程基础：深入理解了TCP协议的通信流程，掌握了socket库的使用方法，包括绑定端口、监听连接、数据收发等核心操作。
加密技术应用：通过cryptography库实践了对称加密的实现，认识到加密算法在保障通信安全中的重要性。
文件传输设计：扩展了基础通信功能，实现了文件的分块加密传输，学习如何通过协议头（如FILE
本次实验不仅巩固了网络编程与加密技术的基础知识，更培养了问题分析与解决能力。通过逐步迭代功能（从基础通信→加密→文件传输），体会了模块化开发的重要性。未来可在此基础上探索更复杂的应用场景（如P2P通信、分布式文件传输），持续提升工程实践能力。
参考资料
深入理解Python密码学：使用PyCrypto库进行加密和解密
python 对文件进行异或运算
浙公网安备 33010602011771号