20252435 2025-2026-2 《Python程序设计》实验三报告
课程：《Python程序设计》
班级：2524
姓名：赵振为
学号：20252435
实验教师：王志强
实验日期：2026年5月12日
必修/选修：公选课
合作队友：20252307 万书林
1. 实验内容
本次实验基于Socket编程技术，实现客户端与服务端的加密通信，并完成代码托管与跨平台运行。具体包括：
- 基础加密通信：使用Python TCP Socket，客户端发送前加密，服务端接收后解密，双方同时输出明文和密文。
- 文件操作（加分项）：客户端读取本地文件内容，加密后传输；服务端解密并保存为新文件。
- LLM生成GUI程序：利用大语言模型生成带图形界面的加密传输程序，分析其结构、优点，并给出运行结果。
- 代码托管：将程序代码上传至码云（Gitee），并在华为ECS（OpenEuler）和本地Windows双平台运行验证。
2. 实验过程及结果
2.1 要求1：手动编写加密通信程序（含文件操作）
设计思路
-
加密算法：采用异或（XOR）加密，密钥为固定字节值，加解密使用同一函数。
-
服务端：绑定本地端口，接收客户端连接后持续接收密文，解密后打印明文，并回复确认信息。
![f6d506d9972800d08518194d3b1e9b28]()
-
客户端：连接服务端后，支持两种模式——键盘输入模式和文件传输模式。
![a4d6eb5ac8b43c728256318dcc039cf2]()
-
文件操作：服务端将解密后的内容追加保存到本地文件中。
运行结果
- 客户端终端显示：连接成功后显示提示信息，发送时同时输出明文和对应的密文（十六进制形式），发送完成后显示确认信息。
- 服务端终端显示：显示客户端地址、收到的密文（hex形式）以及解密后的明文内容。
- 文件验证：服务端自动生成接收文件，内容与客户端发送的源文件完全一致。
2.2 要求2：LLM生成图形界面程序
提示词内容
要求大语言模型生成一个基于socket和tkinter的图形界面程序，客户端可选择文件并加密发送，服务端实时显示连接状态、解密并自动保存，需包含异常处理和粘包问题解决方案。
关键功能及使用方法
关键功能分析：
| 功能模块 | 实现方式 | 作用 |
|---|---|---|
| 加密传输 | XOR异或加密，加解密合一 | 保证数据传输的机密性 |
| 粘包处理 | 先发送文件长度再发送内容 | 解决TCP流式传输数据边界问题 |
| 多线程 | 服务端监听放在子线程中运行 | 避免阻塞主界面，保持GUI响应 |
| 日志队列 | 使用队列传递日志消息 | 线程安全地更新UI显示 |
| 文件保存 | 服务端按原文件名保存 | 方便对比验证 |
使用方法：
- 运行服务端GUI程序，点击"启动服务"按钮
- 运行客户端GUI程序，点击"选择文件"按钮选中待发送文件
- 点击"发送并加密传输"按钮完成传输
- 服务端自动解密并保存文件，日志区显示操作记录
生成程序的优点
- 可视化操作：无需命令行输入，文件选择通过对话框完成，适合非技术用户使用
- 线程分离：网络监听在后台线程运行，界面始终保持响应，不会出现"未响应"状态
- 完整性处理：采用"长度+内容"方式彻底解决TCP粘包问题，支持任意大小文件
- 日志窗口：实时显示连接状态、收发包进度、报错信息，便于调试和问题定位
- 异常处理完善：包含端口占用、连接失败、文件不存在等常见异常捕获
- 可扩展性强：加密函数独立封装，可方便替换为AES、DES等更复杂算法
运行结果
- 服务端GUI：启动后显示服务启动状态，收到文件后提示解密成功及保存路径
- 客户端GUI：界面包含文件选择按钮和发送按钮，选择文件后显示文件路径和大小，发送成功后弹出成功提示框
2.3 码云代码托管
代码已上传至码云（Gitee）个人仓库，仓库中包含手动编写的服务端、客户端程序，以及LLM生成的GUI版本程序。
托管截图如下：
2.4 跨平台运行
| 平台 | 角色 | 运行情况 |
|---|---|---|
| 华为ECS (OpenEuler 22.03) | 服务端 | 正常运行，需开放防火墙端口 |
| Windows 11 | 客户端 | 正常运行，连接云服务器公网IP成功 |
| Windows 11 | 服务端 | 正常运行，需配置防火墙入站规则 |
| Ubuntu 22.04 | 客户端 | 正常运行 |
双平台通信验证：云服务器运行服务端，本地Windows运行客户端，填入服务器公网IP和端口后成功建立通信并进行加密文件传输，验证了跨网络、跨操作系统的Socket通信能力。
3. 实验过程中遇到的问题和解决过程
-
问题1：原始服务端代码缺少发送回复逻辑，导致只能单向通信
- 解决方案：在服务端接收数据后添加发送确认信息的代码，客户端对应增加接收逻辑，实现双向交互
-
问题2：异或加密后二进制文件（如图片）解密后损坏
- 解决方案：文件读写全程使用二进制模式，不对解密结果做字符串解码，仅对文本文件展示明文内容
-
问题3：与队友联调时公网IP连接失败
- 解决方案：检查云服务器安全组规则确认端口已开放，服务端绑定
0.0.0.0而非127.0.0.1以允许外部连接
- 解决方案：检查云服务器安全组规则确认端口已开放，服务端绑定
其他（感悟、思考等）
通过本次实验，我深刻理解了Socket编程中"TCP是流协议"的含义——它不保留消息边界，需要应用层自行设计分包协议。加密传输、文件操作、GUI多线程等技术的综合应用让我对Python网络编程有了更全面的认识。
和队友万书林进行联调测试时，我们分别扮演服务端和客户端，反复测试大文件、中文内容、异常退出等边界情况，真正体会到了结对编程的价值——两个人互相审查代码、交替测试，显著降低了bug率。
对于LLM生成代码，我的态度是：它擅长快速搭建程序框架，节省查阅文档的时间，但在线程安全、资源释放、数据完整性等细节上仍需人工审查与测试。本次实验中LLM生成的GUI代码确实提高了开发效率，但粘包处理的细节需要手动修正完善。未来我会继续借助LLM辅助编程，但不会盲目信任，始终保持对底层原理的理解。
此外，在华为云与本机的跨平台实验中，我复习了Linux防火墙配置和Windows入站规则配置，这对今后部署真实网络应用非常有帮助。
参考资料
- 《Python网络编程第三版》
- 码云Gitee帮助文档：https://gitee.com/help