2025-2026-2 《Python程序设计》实验三报告

学号 2025-2026-2 《Python程序设计》实验三报告

课程：《Python程序设计》
班级：2512
姓名：胥安
学号：20251223
实验教师：王志强
实验日期：2026年5月9日
必修/选修：公选课

1.实验内容

1. 利用Python Socket套接字编程，基于TCP协议搭建服务端与客户端，自定义IP地址与端口，实现服务端端口监听、客户端接入请求，完成两端网络通信；本人分别充当一次服务端、一次客户端，与队友（学号：XXX 姓名：XXX）完成跨设备互相通信。
2. 实现消息加密传输功能：发送方手动输入明文，通过自定义算法加密后以密文形式网络传输；接收方接收密文后进行解密还原明文，发送端和接收端控制台同时输出明文与密文，满足加密通信展示要求。
3. 增加文件操作加分功能：将每次通信的时间戳、收发明文、密文信息写入本地日志文件，实现聊天记录永久保存。
4. 在Windows物理机、Linux系统以及华为ECS（OpenEuler）服务器上，分别使用PyCharm、IDLE、VIM工具编写并运行程序，适配多平台运行环境。
5. 使用大模型生成带图形界面GUI的Socket加密通信程序，分析关键代码功能、程序优缺点，记录运行流程并保存结果截图，将命令行版与GUI版全部代码托管至码云平台。

2.实验过程及结果
2.1实验代码呈现
服务端代码
import socket
from datetime import datetime

def encrypt(msg):
return msg[::-1]

def decrypt(msg):
return msg[::-1]

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
HOST = "192.168.1.105"
PORT = 1223

server.bind((HOST, PORT))
server.listen(1)
print("服务端已经启动，等待客户端连接......")

conn, addr = server.accept()
print(f"已连接客户端：{addr}")

打开日志文件，追加模式

with open("chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"\n=== 新会话开始 {datetime.now()} 客户端：{addr} ===\n")

while True:
cipher_data = conn.recv(1024).decode("utf-8")
if not cipher_data or cipher_data == "exit":
print("聊天结束")
with open("chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"{datetime.now()} [系统] 聊天结束\n")
break

plain_data = decrypt(cipher_data)
print(f"客户端发来 -> 明文：{plain_data} | 密文：{cipher_data}")

写入日志

with open("chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"{datetime.now()} [客户端] 明文：{plain_data} | 密文：{cipher_data}\n")

send_plain = input("我：")
send_cipher = encrypt(send_plain)
conn.send(send_cipher.encode("utf-8"))
print(f"我发送 -> 明文：{send_plain} | 密文：{send_cipher}\n")

写入日志

with open("chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"{datetime.now()} [服务端] 明文：{send_plain} | 密文：{send_cipher}\n")

if send_plain == "exit":
break

conn.close()
server.close()
客户端代码
import socket
from datetime import datetime

def encrypt(msg):
return msg[::-1]

def decrypt(msg):
return msg[::-1]

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
HOST = "172.16.177.219"
PORT = 4444

client.connect((HOST, PORT))
print("已连接服务端！输入exit退出聊天!")

打开日志文件，追加模式

with open("client_chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"\n=== 新会话开始 {datetime.now()} ===\n")

while True:
send_plain = input("我：")
send_cipher = encrypt(send_plain)
client.send(send_cipher.encode("utf-8"))
print(f"我发送 -> 明文：{send_plain} | 密文：{send_cipher}\n")

写入日志

with open("client_chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"{datetime.now()} [客户端] 明文：{send_plain} | 密文：{send_cipher}\n")

if send_plain == "exit":
break

cipher_data = client.recv(1024).decode("utf-8")
if not cipher_data or cipher_data == "exit":
print("聊天结束")
with open("client_chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"{datetime.now()} [系统] 聊天结束\n")
break

plain_data = decrypt(cipher_data)
print(f"服务端发来 -> 明文：{plain_data} | 密文：{cipher_data}")

写入日志

with open("client_chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as log_file:
log_file.write(f"{datetime.now()} [服务端] 明文：{plain_data} | 密文：{cipher_data}\n")

client.close()
借助LLM生成基于tkinter的GUI图形界面代码

2.2 实验设计

选用TCP面向连接可靠传输模式，自定义字符串反转作为加解密算法；设定通信IP：172.16.177.219，端口：4444；服务端负责监听等待客户端连接，建立连接后循环收发加密消息；客户端主动连接服务端，实现双向聊天；同时引入文件操作，自动生成日志文件记录所有通信内容；后期基于LLM生成tkinter图形界面版本，可视化实现聊天、明文密文展示功能。

2.3 实验实现过程

1. 编写基础加解密函数，利用字符串切片反转实现加密和解密，逻辑简单且满足课程实验加密要求。
2. 编写TCP命令行服务端代码：创建IPv4流式套接字，绑定IP和端口、开启监听；接收客户端连接后，循环接收密文、解密展示明文和密文，同时写入日志文件；支持手动输入回复消息，加密后发送，输入exit可退出通信。
3. 编写TCP命令行客户端代码：创建套接字主动连接服务端，输入消息自动加密发送，控制台打印明文、密文并记录日志；接收服务端密文并解密展示，输入exit断开连接。
4. 本机与队友设备配置同一网段IP与端口，关闭防火墙、开放4444端口，分别运行服务端与客户端，完成双向文字收发、加密解密、日志记录全流程测试。
5. 在华为ECS OpenEuler系统使用VIM编辑代码、PDB调试，在Windows使用PyCharm、IDLE运行，多平台均可正常通信。
6. 借助LLM生成基于tkinter的GUI图形界面聊天程序，保留加密、通信、日志核心功能；分析关键代码逻辑、总结程序优点，运行程序并截取界面运行效果图；将命令行版、GUI版所有代码上传至码云完成托管。

2.4 实验运行结果

1. 命令行版服务端与客户端成功建立TCP连接，可稳定双向发送消息，加密、解密功能正常，两端均能同步打印明文和密文。
2. 文件操作功能生效，自动生成 chat_log.txt 和 client_chat_log.txt ，按时间戳完整保存每条聊天记录，实现数据持久化，完成加分要求。
3. 已和队友成功互相通信，轮流扮演服务端和客户端，交互流程正常无报错。
4. 程序可在Windows、Linux、华为ECS OpenEuler系统下正常编译运行，适配VIM、PDB、PyCharm、IDLE等开发工具。
5. LLM生成的GUI图形界面程序运行正常，可视化界面可完成连接、发消息、展示明文密文，关键代码逻辑清晰，运行截图完整留存，全部代码已成功托管码云。
以下为运行截图

将代码提交到Git上

3. 实验过程中遇到的问题和解决过程

• 问题1：客户端无法连接服务端，提示连接被拒绝或超时
• 问题1解决方案：检查服务端与客户端IP、端口是否完全统一；关闭Windows系统防火墙，华为ECS服务器安全组放行4444端口，重启程序后连接成功。
• 问题2：传输中文消息出现乱码，无法正常显示文字
• 问题2解决方案：统一数据编解码格式，发送数据使用 encode("utf-8") ，接收数据使用 decode("utf-8") ，规范编码后中文可正常加解密与展示。
• 问题3：日志文件内容被覆盖，无法保存多条聊天记录
• 问题3解决方案：修改文件打开方式为追加模式 a ，采用with上下文管理器自动关闭文件，实现逐条记录追加写入，保留完整会话日志。
• 问题4：输入exit指令后程序卡死，套接字无法正常关闭
• 问题4解决方案：在通信循环中增加exit关键字判断，检测到输入exit后立即跳出循环，主动关闭客户端与服务端套接字，同时在日志中标记会话结束。
• 问题5：LLM生成的GUI代码导入模块报错、界面布局错乱
• 问题5解决方案：补全tkinter依赖库，调整控件网格布局参数，修正Socket通信绑定逻辑，调试后GUI界面布局整齐、通信功能正常。

感悟、思考

本次实验完整完成了TCP Socket服务端与客户端开发、自定义加密通信、文件日志操作、多平台部署、GUI图形程序生成与分析等全部要求。通过亲手编写网络通信代码，深入理解了TCP面向连接的通信原理，掌握了Socket绑定、监听、连接、收发数据的核心流程。

在实现消息加密与解密的过程中，理解了简单数据加密的基本思想，同时通过文件操作实现聊天日志记录，熟练掌握了Python文件读写的实际应用。和队友互相配合完成服务端与客户端通信，体会了网络通信中双方配置统一的重要性。

在华为ECS服务器和不同系统下调试程序，熟悉了VIM、PDB等工具的使用，提升了跨平台代码运行与排错能力。借助大模型生成GUI程序并进行代码分析，学会了合理利用AI辅助开发，同时能独立分析代码功能、评判程序优劣。

实验中解决连接失败、中文乱码、文件覆盖、程序退出异常等问题，极大锻炼了代码调试和问题排查能力，为后续网络编程、图形界面开发等学习内容打下了坚实的实践基础。