20242327 实验三《Python程序设计》实验报告

20242327 2024-2025-2 《Python程序设计》实验3报告

课程：《Python程序设计》
班级： 2423
姓名：梁瑞丽
学号： 20242327
实验教师：王志强
实验日期：2025年4月17日
必修/选修：公选课

1.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

2. 实验过程及结果

（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。

如下是服务端的代码实现：

import socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# address = ('172.20.10.2', 9999)
address = ('172.20.10.2', 9999)
#绑定
server_socket.bind(address)
#监听
server_socket.listen(5)
print("开始监听....",address)
#accecpt
client_socket, address = server_socket.accept()
print("我们收到{}的连接".format(address))
while True:
    data = client_socket.recv(1024)
    if not data:
        break
    print("客户端说：{}".format(data.decode("utf-8")))
    client_socket.send(input("服务端回应：").encode("utf-8"))
#关闭连接
client_socket.close()

如下是客户端的代码实现：

import socket

#新建Socket，实例化
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
#连接服务器
client_socket.connect(('172.20.10.3', 9999))
# client_socket.connect(('localhost', 9999))
while True:
    client_socket.send(input("客户端说：").encode("utf-8"))
    data = client_socket.recv(1024)
    print("服务端回答：",data.decode("utf-8"))

client_socket.close()

在实现与我的搭档进行“打电话”过程中，我们首先在 Windows 命令提示符中通过 ipconfig 命令获取的网络配置信息。并选择使用其中的 IPv4 地址来进行网络通信如下图：

（2）实现文件的基本操作，例如打开和读写操作。

通过了解相关知识，我知道了在Python中，使用open()函数打开文件，其中open()函数的第一个参数是文件名；同时可以使用使用write()方法写入单行内容。如下是接收端和客户端分别加入文件操作功能后的代码实现。特别声明，本部分代码相当内容依靠大模型的打磨，本人代码基本100%不靠谱。
以下是服务端代码：

import socket

# 创建服务器套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定地址和端口
address = ('localhost', 9999)
server_socket.bind(address)

# 开始监听
server_socket.listen(5)
print("开始监听...", address)

# 接受客户端连接
client_socket, client_address = server_socket.accept()
print("我们收到{}的连接".format(client_address))

# 打开文件用于保存接收的数据
with open("received_file.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    while True:
        data = client_socket.recv(1024)
        if not data:
            break
        print("客户端说：{}".format(data.decode("utf-8")))
        # 将接收到的数据写入文件
        file.write(data.decode("utf-8") + "\n")
        # 向客户端发送确认信息
        client_socket.send(input("服务端说：").encode("utf-8"))

# 关闭连接
client_socket.close()
server_socket.close()

以下是客户端代码：

import socket

# 创建 socket 对象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到服务器
server_address = ('localhost', 9999)
client_socket.connect(server_address)

while True:
    # 发送消息给服务器
    message = input('请输入要发送给服务器的消息: ')
    client_socket.send(message.encode('utf-8'))

    # 接收服务器消息
    data = client_socket.recv(1024).decode('utf-8')
    if not data:
        break
    print('服务器说: {}'.format(data))

    # 检测是否需要进行文件操作
    if data.lower().startswith("file:"):
        # 提取文件操作指令
        file_command = data.split(":")[1].strip()
        if file_command.startswith("read"):
            # 读取文件
            file_path = file_command.split()[1]
            try:
                with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
                    file_content = file.read()
                    print(f"文件内容：\n{file_content}")
            except FileNotFoundError:
                print("文件未找到！")
            
        elif file_command.startswith("write"):
            # 写入文件
            file_path, content = file_command.split()[1], " ".join(file_command.split()[2:])
            try:
                with open(file_path, 'w', encoding='utf-8') as file:
                    file.write(content)
                print("文件写入成功！")
            except Exception as e:
                print(f"写入文件时发生错误：{e}")
       

# 关闭连接
client_socket.close()

实现如下图：

注：截图中部分文件与此代码无关，为之前测试时一些“报废”文件。

（3）实现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。

根据老师群里发送的AES（高级加密标准）算法，将密钥和初始化向量（IV）在发送方和接收方调整保持一致，并结合前置代码，服务端和客户端代码分别如下。
服务端代码：

import socket
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import unpad

# 创建服务器套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定地址和端口
address = ('localhost', 9999)
server_socket.bind(address)

# 开始监听
server_socket.listen()
print("服务器正在监听端口 9999...")

try:
    # 接收客户端连接
    conn, addr = server_socket.accept()

    # 接收加密数据
    encrypted_data = conn.recv(4096)  # 根据需要调整接收缓冲区大小
    print("接收到加密数据，开始解密...")

    # AES 加密参数
    key = b'1234567890987654'  # 16 字节密钥
    iv = b'1234567890987654'  # 初始化向量

    # 创建 AES 解密器
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv=iv)
    decrypted_data = cipher.decrypt(encrypted_data)

    # 去除填充
    try:
        decrypted_data = unpad(decrypted_data, AES.block_size)
    except ValueError as e:
        print(f"解密失败：{e}")
        decrypted_data = "解密失败".encode("utf-8")  # 使用 UTF-8 编码将字符串转换为 bytes

    # 保存解密后的数据到文件
    with open("decrypted_output.txt", "wb") as f:
        f.write(decrypted_data)

    print("解密完成，数据已保存到 decrypted_output.txt")
finally:
    # 关闭服务器套接字
    server_socket.close()

以下是客户端代码：

import socket
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad

# 创建客户端套接字
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 定义服务器地址和端口
server_address = ('localhost', 9999)

# 连接到服务器
client_socket.connect(server_address)
print("已连接到服务器")

# AES 加密参数
key = b'1234567890987654'  # 16 字节密钥
iv = b'1234567890987654'  # 初始化向量

# 读取文件内容
with open("input.txt", "rb") as f:
    data = f.read()

# 创建 AES 加密器
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv=iv)

# 对数据进行加密，确保数据长度是块大小的倍数
padded_data = pad(data, AES.block_size)
encrypted_data = cipher.encrypt(padded_data)

# 发送加密数据
client_socket.sendall(encrypted_data)
print("加密数据已发送到服务器")

# 关闭客户端套接字
client_socket.close()

运行结果如下：

（4）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：程序报错提示“每个套接字地址(协议/网络地址/端口)只允许使用一次。”
问题1解决方案：通过询问大模型，它给出了如下回答：

根据它的提示，这个问题被解决。
问题2：在进行加密解密的实现过程中，由于对Python语言的不熟悉以及对加解密流程不熟悉，在运行时出现如下报错：
问题2解决方案：
Kimi对于这个情况的回答如下：

手动修改IV后，这个问题被解决，文件可以正确的加密解密。

其他（感悟、思考等）

在本次实验过程中，尽管完成了很多功能的实现，但大多数还是依靠老师课堂上的示范以及向大模型的求助，只有在一些简单的地方我才有信心去写，这让我有很强烈的挫败感（尤其我写的总是不对啊喂）。这门课的学习即将走向尾声，对于自己在Python学习上的懈怠，我追悔莫及，为了弥补编程能力的欠缺，在最终的实验四前，我将多多学习。

参考资料

《零基础学Python》

posted @ 2025-04-20 13:22 小鱼爱大葱阅读(66) 评论(1) 收藏举报

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