20242317 2024-2025-2 《Python程序设计》实验三报告
20242317 2024-2025-2 《Python程序设计》实验三报告
课程：《Python程序设计》
班级：2423
姓名：林楚皓
学号：20242317
实验教师：王志强
实验日期：2025年4月16日
必修/选修：公选课
一、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。
具体要求如下：
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．要求包含文件的基本操作，例如打开和读写操作。
3．要求发送方从文件读取内容，加密后并传输；接收方收到密文并解密，保存在文件中。
4．程序代码托管到码云。
二、实验过程及结果
（一）了解AES加解密算法
群里老师发的加密和解密的部分代码如下：
import socket
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
import os
# 加密密钥，必须是16、24或32字节
key = os.urandom(16)
# 初始化向量，必须是16字节
iv = os.urandom(16)
def encrypt_message(message):
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
encrypted = cipher.encrypt(pad(message.encode('utf-8'), AES.block_size))
return iv + encrypted
def decrypt_message(encrypted_message):
iv = encrypted_message[:AES.block_size]
encrypted = encrypted_message[AES.block_size:]
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
decrypted = unpad(cipher.decrypt(encrypted), AES.block_size)
return decrypted.decode('utf-8')
通过检索相关资料，我了解到：AES（高级加密标准）加解密算法是一种对称加密算法，它将明文分成固定长度的块，通常为128位，然后使用密钥对这些块进行一系列复杂的变换，包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加等操作，将明文加密成密文。解密过程则是加密的逆过程，使用相同的密钥对密文进行反向变换，还原出原始的明文。
（二）学习Python中的文件操作
1．运用open()函数打开文件，依据需求选择合适的打开模式。如：'r'：只读模式（默认）；'w'：写入模式等；
2．利用write()方法写入文件内容；
3．使用with语句来管理文件能确保文件在使用完毕后自动关闭。
如：
file_path = 'example.txt'
# 读取文件
with open(file_path, 'r') as file:
data = file.read()
print(data)
（三）编写服务端Server代码
以下是服务端代码和一些必要的注释：
import socket
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import unpad
# 加密密钥，必须是16、24或32字节
key = b'0123456789abcdef' # 与客户端保持一致
# 初始化向量，必须是16字节
iv = b'abcdef9876543210' # 与客户端保持一致
def decrypt_message(encrypted_message):
iv = encrypted_message[:AES.block_size]
encrypted = encrypted_message[AES.block_size:]
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
decrypted = unpad(cipher.decrypt(encrypted), AES.block_size)
return decrypted.decode('utf-8')
# 新建服务端Socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
address = ('localhost', 9999)
# 绑定
server_socket.bind(address)
# 监听
server_socket.listen(5)
print("开始监听....", address)
# 接受客户端连接
client_socket, address = server_socket.accept()
print("我们收到{}的连接".format(address))
# 接收客户端发送的加密消息
encrypted_message = client_socket.recv(1024)
# 解密消息
decrypted_message = decrypt_message(encrypted_message)
print("客户端说：", decrypted_message)
# 将解密后的内容保存到文件
with open("server_output.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
file.write(decrypted_message)
# 向客户端发送响应
client_socket.send("消息已接收并解密".encode("utf-8"))
# 关闭连接
client_socket.close()
（四）编写客户端Client代码
以下是客户端代码和一些必要的注释：
import socket
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad
# 加密密钥，必须是16、24或32字节
key = b'0123456789abcdef' # 与客户端保持一致
# 初始化向量，必须是16字节
iv = b'abcdef9876543210' # 与客户端保持一致
def encrypt_message(message):
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
encrypted = cipher.encrypt(pad(message.encode('utf-8'), AES.block_size))
return iv + encrypted
# 新建Socket，实例化
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 连接服务器
client_socket.connect(('localhost', 9999))
# 从文件读取内容
with open("client_input.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
message = file.read()
# 加密消息
encrypted_message = encrypt_message(message)
client_socket.send(encrypted_message)
# 接收服务端的响应
data = client_socket.recv(1024)
print("服务端回答：", data.decode("utf-8"))
client_socket.close()
（五）运行结果
1．在Server和Client代码文件所在文件夹创建文本文件client_input.txt，并输入要传输的内容，如“你好Python！”
2．先运行Server代码，后运行Client代码，运行结果如下：
3．打开所在文件夹，发现server_output.txt已经创建，并且内容已经解密并写入其中。
（六）上传Gitee
实验三：Socket编程技术 - Howardlch123/Python_work - Gitee.com
三、实验过程中遇到的问题和解决过程
- 问题：Server程序与Client程序运行时，出现报错：
服务端
![]()
客户端
![]()
自查代码，发现服务端和客户端的加密密钥设置和初始化向量均使用os.urandom()函数随机生成：
import socket
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
import os
# 加密密钥，必须是16、24或32字节
key = os.urandom(16)
# 初始化向量，必须是16字节
iv = os.urandom(16)
这可能导致服务端和客户端的加解密密钥和初始化向量不匹配。
- 问题解决方案：
指定密钥和初始化向量，将客户端与服务端的密钥和向量保持一致。
# 加密密钥，必须是16、24或32字节
key = b'0123456789abcdef' # 与客户端保持一致
# 初始化向量，必须是16字节
iv = b'abcdef9876543210' # 与客户端保持一致
浙公网安备 33010602011771号