20252436实验三《Python程序设计》实验报告
课程：《Python程序设计》
班级： 20252436
姓名： 赵明山
学号：20252436
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
本次实验基于Python Socket套接字，分别实现TCP服务端与客户端控制台通信程序、LLM生成带图形界面GUI通信程序两大模块，具体内容如下：
- 搭建TCP服务端，固定端口监听客户端连接，实现本机与队友跨主机互相通信，每人分别充当一次服务端、一次客户端。
- 实现消息自定义加密传输，发送方输入明文、加密后发送；接收方接收密文、解密还原明文，通信双方控制台同时输出明文+密文。
- 增加文件日志操作加分项，自动记录所有聊天通信记录到本地文件。
- 利用LLM生成基于tkinter的图形界面聊天程序，分析关键代码功能、程序优缺点，完成运行测试并截图留存。
- 分别在Windows物理机、华为ECS OpenOuler服务器上，使用PyCharm、IDLE、VIM等工具完成代码编写、调试与运行，所有代码上传托管至码云平台。
2. 实验过程及结果
2.1 基础控制台TCP加密通信（普通版本）
2.1.1 加密解密公共函数
采用异或对称加密，收发双方共用同一密钥，实现文本加密与解密：
# 异或对称加密解密函数
def encrypt_decrypt(text, key=0x1F):
return ''.join([chr(ord(c) ^ key) for c in text])
2.1.2 服务端完整代码 SocketServer.py
import socket
# 加密解密函数
def encrypt_decrypt(text, key=0x1F):
return ''.join([chr(ord(c) ^ key) for c in text])
# 加分项：文件日志记录
def log_message(sender, msg):
with open("chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
f.write(f"{sender}: {msg}\n")
# 配置
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 端口复用，防止占用报错
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
HOST = "10.174.210.27"
PORT = 4444
try:
server.bind((HOST, PORT))
server.listen(1)
print("服务端已启动，等待客户端连接......")
conn, addr = server.accept()
print(f"成功连接客户端：{addr}")
log_message("系统", f"客户端 {addr} 已接入通信")
while True:
# 接收客户端密文
data = conn.recv(1024).decode("utf-8")
if not data or data == encrypt_decrypt("exit"):
print("通信结束，连接断开")
log_message("系统", "双方退出通信")
break
# 解密得到明文
plain_text = encrypt_decrypt(data)
print(f"\n【接收】密文：{data}")
print(f"【接收】明文：{plain_text}")
log_message("客户端", plain_text)
# 服务端输入回复
send_text = input("请输入回复消息：")
log_message("服务端", send_text)
if send_text.lower() == "exit":
conn.send(encrypt_decrypt("exit").encode("utf-8"))
break
# 加密发送
cipher_text = encrypt_decrypt(send_text)
print(f"【发送】明文：{send_text}")
print(f"【发送】密文：{cipher_text}")
conn.send(cipher_text.encode("utf-8"))
except Exception as e:
print(f"服务端异常：{e}")
finally:
conn.close()
server.close()
print("服务端已关闭")
2.1.3 客户端完整代码 SocketClient.py
import socket
# 加密解密函数
def encrypt_decrypt(text, key=0x1F):
return ''.join([chr(ord(c) ^ key) for c in text])
# 加分项：文件日志记录
def log_message(sender, msg):
with open("chat_log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
f.write(f"{sender}: {msg}\n")
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 填写服务端实际IP和端口
HOST = "10.174.210.36"
PORT = 4444
try:
client.connect((HOST, PORT))
print("已成功连接服务端，输入exit可退出")
while True:
# 客户端输入消息
send_text = input("请输入发送消息：")
log_message("客户端", send_text)
if send_text.lower() == "exit":
client.send(encrypt_decrypt("exit").encode("utf-8"))
break
# 加密并发送
cipher_text = encrypt_decrypt(send_text)
print(f"【发送】明文：{send_text}")
print(f"【发送】密文：{cipher_text}")
client.send(cipher_text.encode("utf-8"))
# 接收服务端回复
data = client.recv(1024).decode("utf-8")
if not data or data == encrypt_decrypt("exit"):
print("通信结束")
break
plain_text = encrypt_decrypt(data)
print(f"\n【接收】密文：{data}")
print(f"【接收】明文：{plain_text}")
log_message("服务端", plain_text)
except ConnectionRefusedError:
print("连接失败：请先启动服务端，核对IP和端口")
except Exception as e:
print(f"客户端异常：{e}")
finally:
client.close()
print("客户端已关闭")
IPV4更改
2.1.4 普通版本程序运行结果截图
20252436赵明山，20252427李昌鸿
运行说明：
- 先运行
SocketServer.py启动服务端，监听4444端口； - 再运行
SocketClient.py客户端，输入服务端IP完成连接； - 双方互相输入文字，控制台同时打印明文和加密后的密文；
- 程序自动生成
chat_log.txt日志文件，记录全部聊天内容； - 与队友互换服务端、客户端身份，完成跨主机互相通信，功能正常。
2.2 LLM生成带图形界面GUI通信程序
2.2.1 GUI客户端完整代码 ChatGUI.py
import socket
import threading
import tkinter as tk
from tkinter import scrolledtext, Entry, Button, END
# 加密解密函数
def encrypt_decrypt(text, key=0x1F):
return ''.join([chr(ord(c) ^ key) for c in text])
class ChatGUI:
def __init__(self, root):
self.root = root
self.root.title("TCP加密聊天客户端（LLM生成GUI版）")
self.host = tk.StringVar(value="10.174.210.27")
self.port = tk.IntVar(value=4444)
self.client_socket = None
self.is_connect = False
self.setup_ui()
def setup_ui(self):
# 连接配置区域
frame1 = tk.Frame(self.root)
frame1.pack(pady=5)
tk.Label(frame1,text="IP：").pack(side=tk.LEFT)
tk.Entry(frame1,textvariable=self.host,width=15).pack(side=tk.LEFT,padx=5)
tk.Label(frame1,text="端口：").pack(side=tk.LEFT)
tk.Entry(frame1,textvariable=self.port,width=6).pack(side=tk.LEFT,padx=5)
Button(frame1,text="连接",command=self.connect).pack(side=tk.LEFT,padx=5)
# 聊天显示区域
self.chat_text = scrolledtext.ScrolledText(self.root,width=70,height=20,state=tk.DISABLED)
self.chat_text.pack(pady=10,padx=10)
# 消息输入区域
frame2 = tk.Frame(self.root)
frame2.pack(fill=tk.X,padx=10)
self.msg_entry = Entry(frame2,width=60)
self.msg_entry.pack(side=tk.LEFT,fill=tk.X,expand=True)
self.msg_entry.bind("<Return>",self.send_msg)
Button(frame2,text="发送",command=self.send_msg).pack(side=tk.LEFT,padx=5)
def connect(self):
try:
self.client_socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
self.client_socket.connect((self.host.get(),self.port.get()))
self.is_connect = True
self.add_log("系统","已成功连接服务端！")
# 开启子线程接收消息
threading.Thread(target=self.recv_thread,daemon=True).start()
except:
self.add_log("系统","连接失败，请检查服务端和端口！")
def recv_thread(self):
while self.is_connect:
try:
data = self.client_socket.recv(1024).decode("utf-8")
if not data or data == encrypt_decrypt("exit"):
self.add_log("系统","服务端已断开连接")
self.is_connect = False
break
plain = encrypt_decrypt(data)
self.add_log(f"服务端","明文：{plain}\n密文：{data}")
except:
self.add_log("系统","连接异常断开")
self.is_connect = False
break
def send_msg(self,event=None):
if not self.is_connect:
return
msg = self.msg_entry.get().strip()
if not msg:
return
self.msg_entry.delete(0,END)
if msg.lower() == "exit":
self.client_socket.send(encrypt_decrypt("exit").encode("utf-8"))
self.add_log("我","已退出通信")
self.is_connect = False
self.client_socket.close()
return
cipher = encrypt_decrypt(msg)
self.client_socket.send(cipher.encode("utf-8"))
self.add_log("我",f"明文：{msg}\n密文：{cipher}")
def add_log(self,sender,content):
self.chat_text.config(state=tk.NORMAL)
self.chat_text.insert(END,f"【{sender}】{content}\n"+"-"*50+"\n")
self.chat_text.config(state=tk.DISABLED)
self.chat_text.yview(END)
if __name__ == "__main__":
root = tk.Tk()
app = ChatGUI(root)
root.mainloop()
服务端仍沿用前面SocketServer.py即可，无需修改。
2.2.2 关键代码功能和使用方法分析
- 多线程接收消息
threading.Thread(target=self.recv_thread,daemon=True).start()
功能：GUI主线程负责界面渲染，单独开启子线程循环接收服务端消息；
作用：避免socket.recv()阻塞界面，实现聊天实时收发、界面不卡顿。
-
ScrolledText滚动文本框
用于展示聊天记录，设置为只读不可编辑，仅程序自动写入明文和密文，自带滚动条可查看历史记录。 -
回车键绑定发送事件
self.msg_entry.bind("<Return>",self.send_msg)
功能：支持输入完消息按回车直接发送，搭配按钮发送，提升操作体验。
- 加密解密复用
和控制台版共用同一异或加密函数，保证前后加密规则一致，兼容普通版服务端。
2.2.3 LLM生成GUI程序的优点
- 可视化图形界面，相比黑框控制台更直观美观，无需修改代码即可随时更改IP和端口；
- 明文、密文统一展示在聊天窗口，条理清晰，不用翻看控制台滚动信息；
- 多线程架构，收发消息互不阻塞，支持实时双向聊天；
- 封装性好，代码结构清晰，易扩展添加文件传输、表情包、多用户聊天等功能；
- 适配Windows、Linux系统，可在华为ECS服务器和本地物理机上正常运行。
2.2.4 GUI版本程序运行结果截图
20252436赵明山，20252427李昌鸿
运行说明：
- 后台运行原有
SocketServer.py服务端； - 运行
ChatGUI.py图形客户端，填写IP和端口点击连接； - 在输入框发送消息，窗口自动展示自身发送的明文、密文；
- 接收服务端回复后，自动解密并展示对方明文与密文；
- 输入exit可正常断开连接，整体通信加密功能完好。
3. 实验过程中遇到的问题和解决过程
-
问题2：传输中文出现乱码、解密失败
-
问题2解决方案：所有编码解码统一添加
encoding="utf-8"，加密解密在字符串层面处理，避免字节流破坏加密规则。 -
问题3：控制台程序只能发完消息才能接收回复，无法实时聊天
-
问题3解决方案：改用LLM生成GUI程序，引入多线程，单独子线程负责接收消息，主线程负责界面交互。
-
问题4：程序异常退出后端口被占用，重启服务端报错
-
问题4解决方案：添加端口复用设置
setsockopt，同时用try-finally保证程序退出时自动关闭套接字。 -
问题5：GUI界面卡顿、无响应
-
问题5解决方案：将阻塞的recv接收逻辑放到后台守护线程，不占用tkinter主线程事件循环。
其他（感悟、思考等）
本次实验完成了Python Socket TCP服务端与客户端的控制台通信、LLM图形界面通信两套程序，掌握了网络套接字编程、对称加密传输、多线程并发、tkinter图形界面开发等知识点。
通过搭建服务端监听、客户端连接、加密收发消息，理解了TCP三次握手、字节流传输、编码转换的底层原理。控制台程序简单易用但交互简陋，而LLM生成的GUI程序结构规范、交互友好，体现了大模型在代码开发、界面快速搭建上的优势。
浙公网安备 33010602011771号