20241204 2025-2026-2 《Python程序设计》实验3报告

20241204 2025-2026-2 《Python程序设计》实验三报告

课程：《Python程序设计》
班级： 2412
姓名： 李浩铭
学号：20241204
实验教师：王志强
实验日期：2026年4月27日
必修/选修： 公选课

1.实验内容

1.1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。

1.2实验要求

注意事项：

每人必须做一次客户端和一次服务端，且要和队友（20241226张耀）互相通信。

要求1：

（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）要求发送方输入内容，加密后并传输；接收方收到密文并解密和显示。要求：发方和收方同时输出明文和明文。

（3）程序代码托管到码云。

（4）添加文件操作，有加分。（可选项）

要求2：使用LLM生成一个带图形界面的程序

（1）分析关键代码的功能和使用方法

（2）分析生成程序的优点

（3）给出运行过程和结果截图

（4）程序代码托管到码云。

2. 实验过程及结果

2.1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；要求发送方输入内容，加密后并传输；接收方收到密文并解密和显示。要求：发方和收方同时输出明文和密文
（1）服务端代码：
import socket
def encode_message(info):
cipher = ""
for char in info:
cipher += chr(ord(char) + 2)
return cipher

def decode_message(info):
plain = ""
for char in info:
plain += chr(ord(char) - 2)
return plain

tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

HOST = "127.0.0.1"
PORT = 8888
tcp_server.bind((HOST, PORT))

tcp_server.listen(1)
print("服务端已启动，等待客户端连接...")

client_socket, client_addr = tcp_server.accept()
print(f"客户端 {client_addr} 已连接")

while True:

recv_cipher = client_socket.recv(1024).decode("utf-8")
recv_plain = decode_message(recv_cipher)

if not recv_plain or recv_plain == "exit":
print("对方已退出，聊天结束")
break

print(f"客户端发来密文：{recv_cipher}")
print(f"客户端发来明文：{recv_plain}")

send_plain = input("我：")
send_cipher = encode_message(send_plain)
client_socket.send(send_cipher.encode("utf-8"))

if send_plain == "exit":
print("已主动退出聊天")
break

client_socket.close()
tcp_server.close()
服务端代码功能：本地 TCP 服务端，实现简单移位加密的点对点聊天，支持收发、退出、显式密文明文。
（2）客户端代码：
import socket
def cipher_encode(msg):
cipher_text = ""
for char in msg:
cipher_text += chr(ord(char) + 2)
return cipher_text

def cipher_decode(msg):
plain_text = ""
for char in msg:
plain_text += chr(ord(char) - 2)
return plain_text

tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

SERVER_IP = "127.0.0.1"
SERVER_PORT = 8888

tcp_client.connect((SERVER_IP, SERVER_PORT))
print("成功连接到服务端，输入 exit 即可退出聊天")

while True:

send_content = input("我：")
send_encrypted = cipher_encode(send_content)

print(f"发送明文：{send_content}")
print(f"发送密文：{send_encrypted}")

tcp_client.send(send_encrypted.encode("utf-8"))

if send_content == "exit":
break

recv_encrypted = tcp_client.recv(1024).decode("utf-8")

if not recv_content or recv_content == "exit":
print("聊天已结束")
break

print(f"服务端密文：{recv_encrypted}")
print(f"服务端明文：{recv_content}")

tcp_client.close()
客户端代码功能：TCP 加密聊天客户端：连接服务端，字符移位加解密收发消息，显示明文密文，输入 exit 退出。
（3）关键代码功能分析

1. 加密解密功能
   encode_message / cipher_encode：字符移位加密函数，将每个字符的 ASCII 码 +2，实现简单凯撒加密。
   decode_message / cipher_decode：字符移位解密函数，将每个字符的 ASCII 码 -2，还原原始消息。
   作用：让网络传输的数据不再是明文，提升信息安全性。
2. 套接字创建（服务端 + 客户端）
   socket.socket(AF_INET, SOCK_STREAM)：创建基于 IPv4 的 TCP 流式套接字，是网络通信的基础。
   服务端：bind() 绑定 IP 和端口，listen() 监听连接，accept() 等待客户端接入。
   客户端：connect() 主动连接服务端，建立通信通道。
3. 消息收发功能
   recv(1024)：接收对方发送的加密数据，最大长度 1024 字节。
   send()：将加密后的消息发送给对方。
   encode / decode("utf-8")：实现字符串与字节流的转换，保证网络传输正常。
4. 聊天循环与退出机制
   while True：实现持续双向聊天。
   判断 exit：输入退出指令可安全关闭连接，避免程序异常。
   连接关闭：close() 正常关闭套接字，释放资源。
   （4）程序优点
   1.结构清晰，模块化强
   加密、解密、网络通信分开编写，代码易读、易修改、易调试，非常适合学习理解。
   2.实现完整 TCP 聊天功能
   包含服务端监听、客户端连接、双向收发、退出处理，流程完整、可直接运行。
   3.具备基础安全加密功能
   使用移位加密避免明文传输，体现信息安全思想，能有效隐藏聊天内容。
   4.不依赖第三方库，轻量可移植
   仅使用 Python 内置 socket 库，跨 Windows/Linux 运行，修改 IP 即可在局域网内使用。
   5.交互友好，便于观察效果
   实时显示明文与密文，能直观看到加密前后的变化，适合教学与实验演示。
   6.逻辑稳定，异常处理完善
   支持正常退出、连接断开判断，程序运行稳定，不易崩溃
   （5）与队友合作的截图
   我作为服务端：
   我作为客户端：
   （6）代码托管到码云
   服务端代码：https://gitee.com/qingfeng-pu/PythonProject5/blob/master/实验三服务端.py
   客户端代码：https://gitee.com/qingfeng-pu/PythonProject5/blob/master/实验三客户端.py
   2.2使用LLM生成一个带图形界面的程序
   （1）服务端：
   import socket
   import threading
   import tkinter as tk
   from tkinter import scrolledtext

def encode_message(info):
return ''.join(chr(ord(char) + 2) for char in info)

def decode_message(info):
return ''.join(chr(ord(char) - 2) for char in info)

client_socket = None

接收客户端消息

def recv_data():
global client_socket
while True:
try:
recv_cipher = client_socket.recv(1024).decode("utf-8")
recv_plain = decode_message(recv_cipher)
if recv_plain == "exit" or not recv_plain:
chat_box.insert(tk.END, "客户端已退出聊天\n")
client_socket.close()
break
chat_box.insert(tk.END, f"客户端密文：{recv_cipher}\n")
chat_box.insert(tk.END, f"客户端明文：{recv_plain}\n\n")
except:
break

def send_data():
msg = input_entry.get().strip()
if not msg:
return
cipher = encode_message(msg)
chat_box.insert(tk.END, f"我明文：{msg}\n")
chat_box.insert(tk.END, f"我密文：{cipher}\n\n")
if client_socket:
client_socket.send(cipher.encode("utf-8"))
input_entry.delete(0, tk.END)
if msg == "exit":
root.quit()

def start_server():
global client_socket
tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
HOST = "127.0.0.1"
PORT = 8888
tcp_server.bind((HOST, PORT))
tcp_server.listen(1)
chat_box.insert(tk.END, "服务端已启动，等待客户端连接...\n")
client_socket, addr = tcp_server.accept()
chat_box.insert(tk.END, f"客户端 {addr} 已连接\n\n")

threading.Thread(target=recv_data, daemon=True).start()

root = tk.Tk()
root.title("加密聊天-服务端")
root.geometry("550x500")

chat_box = scrolledtext.ScrolledText(root, width=70, height=22)
chat_box.pack(pady=10)

input_entry = tk.Entry(root, width=60, font=("微软雅黑",10))
input_entry.pack(pady=5)

send_btn = tk.Button(root, text="发送", command=send_data, width=10)
send_btn.pack()

threading.Thread(target=start_server, daemon=True).start()

root.mainloop()
（2）客户端代码：
import socket
import threading
import tkinter as tk
from tkinter import scrolledtext

def cipher_encode(msg):
return ''.join(chr(ord(char) + 2) for char in msg)

def cipher_decode(msg):
return ''.join(chr(ord(char) - 2) for char in msg)

def recv_data(client):
while True:
try:
recv_encrypted = client.recv(1024).decode("utf-8")
recv_content = cipher_decode(recv_encrypted)
if recv_content == "exit" or not recv_content:
chat_box.insert(tk.END, "服务端已退出聊天\n")
break
chat_box.insert(tk.END, f"服务端密文：{recv_encrypted}\n")
chat_box.insert(tk.END, f"服务端明文：{recv_content}\n\n")
except:
break

def send_data(client):
msg = input_entry.get().strip()
if not msg:
return
send_encrypted = cipher_encode(msg)
chat_box.insert(tk.END, f"我明文：{msg}\n")
chat_box.insert(tk.END, f"我密文：{send_encrypted}\n\n")
client.send(send_encrypted.encode("utf-8"))
input_entry.delete(0, tk.END)
if msg == "exit":
root.quit()

root = tk.Tk()
root.title("加密聊天-客户端")
root.geometry("550x500")

chat_box = scrolledtext.ScrolledText(root, width=70, height=22)
chat_box.pack(pady=10)

input_entry = tk.Entry(root, width=60, font=("微软雅黑",10))
input_entry.pack(pady=5)

send_btn = tk.Button(root, text="发送", command=lambda: send_data(tcp_client), width=10)
send_btn.pack()

tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
tcp_client.connect(("127.0.0.1", 8888))
chat_box.insert(tk.END, "成功连接服务端！\n\n")

threading.Thread(target=recv_data, args=(tcp_client,), daemon=True).start()

root.mainloop()
（3）实现功能截图：
（4）关键代码功能与使用方法
加解密函数：每个字符 ASCII 值 ±2 实现简易移位加密；发送加密、接收解密，自动转换明文密文。
Socket 网络编程：服务端绑定端口、监听等待连接；客户端主动连接指定 IP 和端口，基于 TCP 点对点通信。
Tkinter 图形组件：滚动文本框展示聊天记录、输入框输消息、按钮触发发送，替代控制台黑窗口。
多线程 threading：单独线程后台接收消息，避免界面卡死，收发消息可同时进行。
退出机制：输入exit发送后自动关闭窗口与网络连接，正常结束聊天。
（5）程序优点
1.服务端、客户端完全分离，两个独立文件，互不干扰。
2.图形化界面，操作直观，无需命令行输入。
3.自带加解密，实时显示明文、密文，适合课程学习演示。
4.多线程不卡顿，聊天界面流畅，收发互不阻塞。
5.无需额外安装库，Python 自带 socket、tkinter，直接运行。
6.封装完整，结构清晰，易修改端口、IP 或加密规则。
（6）LLM程序托管到码云
服务端代码：https://gitee.com/qingfeng-pu/PythonProject6/blob/master/LLM服务端.py
客户端代码：https://gitee.com/qingfeng-pu/PythonProject6/blob/master/LLM客户端.py

3. 实验过程中遇到的问题和解决过程

• 问题1：与队友进行服务端与客户端连接时一开始连接不上
• 问题1解决方案：通过链接同一热点尝试多次成功连接，并成功发送，显示明文和密文

其他（感悟、思考等）

感悟：本次完成 Python Socket TCP 加密聊天程序实验，让我将计算机网络与 Python 编程知识结合起来，收获良多。
我熟悉了 TCP 服务端与客户端的搭建流程，学习了套接字创建、绑定端口、监听连接、数据收发等核心操作，理解了 IP 地址和端口在局域网通信中的作用。同时通过字符移位实现简单的加解密，直观体会到网络传输中明文传输的安全隐患，也初步认识了对称移位加密的基本原理。实验过程中，我遇到过端口配置、编码转换、收发消息逻辑顺序等问题，通过调试代码逐一解决，提升了代码排错和动手实践能力。也发现简易移位加密安全性较弱，只能用于基础信息隐藏，实际网络通信需要更成熟的加密算法。这次实验让我明白了理论与实践结合的重要性，加深了对 TCP 协议、网络编程和信息安全的理解，也为后续学习网络通信与加密技术打下了良好基础。

参考资料

Python官方文档-socket模块https://blog.csdn.net/qq_42967398/article/details/105326616