20243405 实验三《Python程序设计》实验报告
20243405 2025-2026-2 《Python程序设计》实验三报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2434
姓名： 付鸿睿
学号：20243405
实验教师：王志强
实验日期：2026年4月27日
必修/选修： 公选课
一、实验内容
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。（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。
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
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
通信端口选择 4444
创建服务端和客户端代码如下：
服务端
这里将服务端设为 0.0.0.0 ，作为“万能监听地址”，能够实现接受来自同一局域网内任意设备（客户端）的连接请求。
HOST = "0.0.0.0" #"localhost"
PORT = 4444
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}")
客户端
对应队友的ip配置，两台电脑全程共同连一个热点，热点ip为10.125.90.xx（根据学号作修改，队友为20241305姚航）
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
HOST = "10.125.90.5"
PORT = 4444
client.connect((HOST, PORT))
print("已连接服务端！输入exit退出聊天!")
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
服务端代码:
import socket #pip install socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
HOST = "0.0.0.0" #"localhost"
PORT = 4444
server.bind((HOST, PORT))#我把电话卡插到手机上
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}")
while True:
#接收消息
data = conn.recv(1024).decode("utf-8")
if not data or data == "exit":
print("聊天结束")
break
print(f"客户端：{data}")
send_msg = input("我：")
conn.send(send_msg.encode("utf-8"))
if send_msg == "exit":
break
conn.close()
server.close()
客户端代码：
import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
HOST = "10.125.90.5"
PORT = 4444
client.connect((HOST, PORT))
print("已连接服务端！输入exit退出聊天!")
while True:
#发送数据
send_msg = input("我：")
client.send(send_msg.encode("utf-8"))
if send_msg == "exit":
break
#接收数据
data = client.recv(1024).decode("utf-8")
if not data or data == "exit":
print("聊天结束")
break
print(f"\n服务端：{data}")
client.close()
进行通信并截图：
3.程序代码托管到码云
4.使用LLM生成一个带图形界面的程序
代码附上（选择的加密方式为AES加密，端口选择12345（避免出错），ip为对应学号收尾）
服务端代码：
import socketimport threadingimport tkinter as tkfrom tkinter import scrolledtext, filedialog, messageboxfrom Crypto.Cipher import AESfrom Crypto.Util.Padding import pad, unpadfrom Crypto.Random import get_random_bytesimport os
HOST = '0.0.0.0'
PORT = 12345
KEY = b'1234567890abcdef'
class ServerGUI:
def init(self, root):
self.root = root
self.root.title("服务端 - 加密通信+文件传输")
self.root.geometry("700x600")
self.conn = None
self.client_addr = None
self.setup_ui()
self.server_thread = threading.Thread(target=self.start_server, daemon=True)
self.server_thread.start()
def setup_ui(self):
self.log_area = scrolledtext.ScrolledText(self.root, wrap=tk.WORD, width=80, height=20)
self.log_area.pack(pady=10, padx=10)
self.msg_frame = tk.Frame(self.root)
self.msg_frame.pack(pady=5, padx=10, fill=tk.X)
tk.Label(self.msg_frame, text="发送消息:").pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.msg_entry = tk.Entry(self.msg_frame, width=50)
self.msg_entry.pack(side=tk.LEFT, padx=5, fill=tk.X, expand=True)
self.send_btn = tk.Button(self.msg_frame, text="发送文本", command=self.send_text)
self.send_btn.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.file_frame = tk.Frame(self.root)
self.file_frame.pack(pady=5, padx=10, fill=tk.X)
self.file_path = tk.StringVar()
tk.Button(self.file_frame, text="选择文件", command=self.select_file).pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.file_label = tk.Label(self.file_frame, textvariable=self.file_path, width=40)
self.file_label.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.send_file_btn = tk.Button(self.file_frame, text="发送文件", command=self.send_file, state=tk.DISABLED)
self.send_file_btn.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
def log(self, text):
self.log_area.insert(tk.END, text + "\n")
self.log_area.yview(tk.END)
def select_file(self):
path = filedialog.askopenfilename()
if path:
self.file_path.set(path)
self.send_file_btn.config(state=tk.NORMAL)
def encrypt_data(self, data):
iv = get_random_bytes(16)
cipher = AES.new(KEY, AES.MODE_CBC, iv)
return iv + cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
def decrypt_data(self, data):
iv = data[:16]
cipher = AES.new(KEY, AES.MODE_CBC, iv)
return unpad(cipher.decrypt(data[16:]), AES.block_size)
def send_text(self):
if not self.conn:
messagebox.showerror("错误", "客户端未连接")
return
text = self.msg_entry.get().strip()
if not text: return
try:
plain = text.encode()
enc = self.encrypt_data(plain)
self.conn.sendall((0).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(len(enc).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(enc)
self.log(f"【发送明文】{text}")
self.log(f"【发送密文】{enc.hex()}\n")
self.msg_entry.delete(0, tk.END)
except:
self.log("发送失败")
def send_file(self):
if not self.conn: return
path = self.file_path.get()
if not os.path.exists(path): return
try:
fn = os.path.basename(path)
fsize = os.path.getsize(path)
with open(path, 'rb') as f:
data = f.read()
enc = self.encrypt_data(data)
self.conn.sendall((1).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(len(fn.encode()).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(fn.encode())
self.conn.sendall(fsize.to_bytes(8, 'big'))
self.conn.sendall(len(enc).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(enc)
self.log(f"【文件发送成功】{fn}")
except:
self.log("文件发送失败")
def handle_client(self):
while True:
try:
typ = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
if typ == 0:
l = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
d = self.conn.recv(l)
txt = self.decrypt_data(d).decode()
self.log(f"【接收明文】{txt}")
self.log(f"【接收密文】{d.hex()}\n")
elif typ == 1:
fnl = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
fn = self.conn.recv(fnl).decode()
fsz = int.from_bytes(self.conn.recv(8), 'big')
l = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
d = self.conn.recv(l)
raw = self.decrypt_data(d)
with open(f"recv_{fn}", 'wb') as f:
f.write(raw)
self.log(f"【收到文件】{fn} 已保存")
self.log(f"【文件密文】{d.hex()}\n")
except:
self.log("客户端断开")
self.conn = None
break
def start_server(self):
with socket.socket() as s:
s.bind((HOST, PORT))
s.listen(1)
self.log(f"服务端已启动，端口 {PORT}")
while True:
self.conn, addr = s.accept()
self.log(f"客户端已连接：{addr}")
threading.Thread(target=self.handle_client, daemon=True).start()
if name == "main":
root = tk.Tk()
app = ServerGUI(root)
root.mainloop()
客户端代码：
import socketimport threadingimport tkinter as tkfrom tkinter import scrolledtext, filedialog, messageboxfrom Crypto.Cipher import AESfrom Crypto.Util.Padding import pad, unpadfrom Crypto.Random import get_random_bytesimport os
HOST = '10.125.90.5' # 服务端电脑的IP
PORT = 12345
KEY = b'1234567890abcdef'# ======================================================
class ClientGUI:
def init(self, root):
self.root = root
self.root.title("客户端 - 加密通信+文件传输")
self.root.geometry("700x600")
self.sock = None
self.connected = False
self.setup_ui()
threading.Thread(target=self.connect_server, daemon=True).start()
def setup_ui(self):
self.log_area = scrolledtext.ScrolledText(self.root, wrap=tk.WORD, width=80, height=20)
self.log_area.pack(pady=10, padx=10)
self.msg_frame = tk.Frame(self.root)
self.msg_frame.pack(pady=5, padx=10, fill=tk.X)
tk.Label(self.msg_frame, text="发送消息:").pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.msg_entry = tk.Entry(self.msg_frame, width=50)
self.msg_entry.pack(side=tk.LEFT, padx=5, fill=tk.X, expand=True)
self.send_btn = tk.Button(self.msg_frame, text="发送文本", command=self.send_text)
self.send_btn.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.file_frame = tk.Frame(self.root)
self.file_frame.pack(pady=5, padx=10, fill=tk.X)
self.file_path = tk.StringVar()
tk.Button(self.file_frame, text="选择文件", command=self.select_file).pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.file_label = tk.Label(self.file_frame, textvariable=self.file_path, width=40)
self.file_label.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
self.send_file_btn = tk.Button(self.file_frame, text="发送文件", command=self.send_file, state=tk.DISABLED)
self.send_file_btn.pack(side=tk.LEFT, padx=5)
def log(self, text):
self.log_area.insert(tk.END, text + "\n")
self.log_area.yview(tk.END)
def encrypt_data(self, data):
iv = get_random_bytes(16)
cipher = AES.new(KEY, AES.MODE_CBC, iv)
return iv + cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
def decrypt_data(self, data):
iv = data[:16]
cipher = AES.new(KEY, AES.MODE_CBC, iv)
return unpad(cipher.decrypt(data[16:]), AES.block_size)
def select_file(self):
path = filedialog.askopenfilename()
if path:
self.file_path.set(path)
self.send_file_btn.config(state=tk.NORMAL)
def send_text(self):
if not self.connected:
messagebox.showerror("错误","未连接服务端")
return
text = self.msg_entry.get().strip()
if not text: return
try:
plain = text.encode()
enc = self.encrypt_data(plain)
self.sock.sendall((0).to_bytes(4,'big'))
self.sock.sendall(len(enc).to_bytes(4,'big'))
self.sock.sendall(enc)
self.log(f"【发送明文】{text}")
self.log(f"【发送密文】{enc.hex()}\n")
self.msg_entry.delete(0,tk.END)
except:
self.log("发送失败")
def send_file(self):
if not self.connected: return
path = self.file_path.get()
if not os.path.exists(path): return
try:
fn = os.path.basename(path)
fsz = os.path.getsize(path)
with open(path,'rb') as f:
data = f.read()
enc = self.encrypt_data(data)
self.sock.sendall((1).to_bytes(4,'big'))
self.sock.sendall(len(fn.encode()).to_bytes(4,'big'))
self.sock.sendall(fn.encode())
self.sock.sendall(fsz.to_bytes(8,'big'))
self.sock.sendall(len(enc).to_bytes(4,'big'))
self.sock.sendall(enc)
self.log(f"【文件发送成功】{fn}")
except:
self.log("文件发送失败")
def receive_loop(self):
while self.connected:
try:
typ = int.from_bytes(self.sock.recv(4),'big')
if typ == 0:
l = int.from_bytes(self.sock.recv(4),'big')
d = self.sock.recv(l)
txt = self.decrypt_data(d).decode()
self.log(f"【收到明文】{txt}")
self.log(f"【收到密文】{d.hex()}\n")
elif typ == 1:
fnl = int.from_bytes(self.sock.recv(4),'big')
fn = self.sock.recv(fnl).decode()
fsz = int.from_bytes(self.sock.recv(8),'big')
l = int.from_bytes(self.sock.recv(4),'big')
d = self.sock.recv(l)
raw = self.decrypt_data(d)
with open(f"recv_{fn}",'wb') as f:
f.write(raw)
self.log(f"【收到文件】{fn} 已保存")
self.log(f"【文件密文】{d.hex()}\n")
except:
self.log("服务端断开")
self.connected = False
break
def connect_server(self):
try:
self.sock = socket.socket()
self.sock.connect((HOST, PORT))
self.connected = True
self.log(f"成功连接服务端 {HOST}")
threading.Thread(target=self.receive_loop, daemon=True).start()
except Exception as e:
self.log(f"连接失败：{e}")
messagebox.showerror("错误",str(e))
if name == "main":
root = tk.Tk()
app = ClientGUI(root)
root.mainloop()
5.分析关键代码的功能和使用方法
（1）日志显示函数
def log(self, text):
self.log_area.insert(tk.END, text + "\n")**
self.log_area.yview(tk.END)
功能：在界面滚动文本框中追加输出文字，自动换行并自动到最新消息位置。记录服务启动、客户端连接、收发明文密文、文件状态、报错信息。
使用方法:自动调用，不需要手动操作，所有运行信息都会自动打印在界面日志区。
（2）加解密操作
AES 加密函数
def encrypt_data(self, data):
iv = get_random_bytes(16)
cipher = AES.new(KEY, AES.MODE_CBC, iv)
return iv + cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
AES 解密函数
def decrypt_data(self, data):
iv = data[:16]
cipher = AES.new(KEY, AES.MODE_CBC, iv)
return unpad(cipher.decrypt(data[16:]), AES.block_size)
功能：采用 AES-CBC 模式加密数据：解密后，还原原始文本或文件二进制数据。
使用方法：程序自动调用，无需手动修改。
（3）发送文本功能函数
def send_text(self):
if not self.conn:
messagebox.showerror("错误", "客户端未连接")
return
text = self.msg_entry.get().strip()
if not text: return
try:
plain = text.encode()
enc = self.encrypt_data(plain)
self.conn.sendall((0).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(len(enc).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(enc)
self.log(f"【发送明文】{text}")
self.log(f"【发送密文】{enc.hex()}\n")
self.msg_entry.delete(0, tk.END)
except:
self.log("发送失败")
功能：获取输入框文本 → 编码 → AES 加密 → 按格式发送给客户端 → 日志打印明文和密文。
使用方法：在界面输入文字，点击即可自动完成加密发送。
（4）发送文件功能函数
def send_file(self):
if not self.conn: return
path = self.file_path.get()
if not os.path.exists(path): return
try:
fn = os.path.basename(path)
fsize = os.path.getsize(path)
with open(path, 'rb') as f:
data = f.read()
enc = self.encrypt_data(data)
self.conn.sendall((1).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(len(fn.encode()).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(fn.encode())
self.conn.sendall(fsize.to_bytes(8, 'big'))
self.conn.sendall(len(enc).to_bytes(4, 'big'))
self.conn.sendall(enc)
self.log(f"【文件发送成功】{fn}")
except:
self.log("文件发送失败")
功能：读取本地文件 → 获取文件名和大小 → 二进制加密 → 按协议依次发送类型、文件名、文件大小、加密数据。
使用方法：点击选择文件 → 选中文件 → 点击发送文件，自动加密传输。（接收方收到的文件在工程目录下）
（5）接收消息与文件处理
def handle_client(self):
while True:
try:
typ = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
if typ == 0:
l = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
d = self.conn.recv(l)
txt = self.decrypt_data(d).decode()
self.log(f"【接收明文】{txt}")
self.log(f"【接收密文】{d.hex()}\n")
elif typ == 1:
fnl = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
fn = self.conn.recv(fnl).decode()
fsz = int.from_bytes(self.conn.recv(8), 'big')
l = int.from_bytes(self.conn.recv(4), 'big')
d = self.conn.recv(l)
raw = self.decrypt_data(d)
with open(f"recv_{fn}", 'wb') as f:
f.write(raw)
self.log(f"【收到文件】{fn} 已保存")
self.log(f"【文件密文】{d.hex()}\n")
except:
self.log("客户端断开")
self.conn = None
break
功能：循环监听客户端数据：
类型 0：接收加密文本 → 解密 → 显示明文、密文；
类型 1：接收文件名、文件大小、加密文件数据 → 解密 → 自动保存为 recv_文件名。
使用方法：客户端连接后自动后台运行，无需手动操作，自动接收消息和文件并保存。
6.分析生成程序的优点
LLM生成代码与我的代码对比：
（1）我的代码
原理简单，行数少，适合新手理解。但保密性差，且只能对普通文本加密，不能处理文件。
没有图形界面，只能在命令行输入消息、查看密文和明文，只能完成基础文字聊天。
（2）LLM生成代码
采用AES-CBC 专业加密，需要固定密钥，加密标准正规，安全程度高。
带有图形可视化界面，配有消息输入框、日志显示区域、文件选择按钮。
文字通信和文件双向传输，能自动识别文本消息和文件消息，接收的文件可自动保存。
总结：LLM生成的代码专业度更高，更复杂，能满足更加严格的加密要求，反之我的代码理解与使用简便，却因较为简单而保密性较差。
7.成果截图
程序代码托管到码云
三、实验过程中遇到的问题和解决过程
1.两台电脑连同一个手机热点，本机服务端与队友客户端可以正常通信；交换角色后，一直连接失败，提示 10061 目标计算机积极拒绝，连不上服务端。
解决方案：我的电脑中，专用网络和公用网络防火墙忘记关闭；关闭后重新运行服务端和客户端，就能正常连接。
2.复制代码到 PyCharm 运行，直接报错，提示tk（图形页面）、pycryptodome（AES加密） 模块不存在，程序打不开、运行失败。
解决方案：在 PyCharm 终端执行安装命令：pip install pycryptodome 。 tk本来下载安装环境的时候应该自带（但当时下载的是无线版，没有带着tk这个插件），重新下载在线版，重新给pycharm配置了新的解释器；安装完成后重启项目，代码即可正常运行。
3.先点开客户端，再开服务端导致无法连接。
解决方案：先启动服务端，等待服务端显示启动成功后，再运行客户端。
4.其他（感悟、思考等）
在这之前我已经很久没有做过组队实验了，按以往的“经验”来看，这种时候我一般都是拖后腿那个（实验不悦体质是这样的）因此遭到了不少人的“嫌弃”。
这次与一位我并不是很熟的同学组队，他因为本专业只有他一个人选了这节课，除了我以外似乎没有认识的人，只能找到我了（没错互相拣剩下的），不过该说不说这雀食是一个互相了解的机会。
起初在我服务端他客户端的时候还算顺利，不过反过来的时候就频频出现问题，尤其是软教的网络经常波动，我们的热点经常断掉，非常让人火大···最后查了一圈，发现是我电脑防火墙的问题，将之一并关掉，问题就有所缓解了。
关于防火墙的问题，在近期计网实验中也有出现过（那次是队友防火墙的问题），两台电脑之间无法Ping通，最后是靠学长帮忙才得以解决。总的来说，在专业课以及专业课衍生学科的学习上，对于我一个本来以文科与化学生物见长的人来说，还有很长一段路要走。
马克思主义哲学有言，实践是检验真理的唯一标准，而探索真理的过程，不断实践也是必不可少的。
5.参考资料：
《程序设计与数据结构教程（第二版）》https://book.douban.com/subject/26851579/
《Python官方文档》https://docs.python.org/zh-cn/3/
《PyCharm调试指南》https://www.jetbrains.com/help/pycharm/debugging-code.html
《Git入门教程》https://gitee.com/help/categories/5
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浙公网安备 33010602011771号