20183122 实验三《Python程序设计》实验报告

20183122 2019-2020-2 《Python程序设计》实验三报告

课程：《Python程序设计》
班级： 1831
姓名： 陈介
学号：20183122
实验教师：王志强
实验日期：2020年5月16日
必修/选修： 公选课

1.实验内容

1）、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）、实现客户端和服务器端的文件（支持任意类型的文件，如txt、mp4、jpg、png、html等）发送和接收，发送的数据采用DES加密。

2. 实验过程及结果

1）、搭建大致框架，在客户端与服务器端建立连接，服务器端实现一直工作，不受客户端异常退出导致传输异常的影响。

2）、在发送端进行数据的处理。

a、构造报头，包括要发送的文件名，操作的文件大小等信息；

cmd = input("请输入命令:")
if cmd == "exit":
    exit(0)
try:
    action, filename = cmd.strip().split(' ')
    filesize = os.path.getsize(filename)
except:
    print("命令错误或找不到文件")
    break

b、先利用json模块将报头字典转化成比特流，再利用struct模块封包报头比特流长度，使其长度固定为4字节；

file_info_bytes = json.dumps(file_info).encode()
len_header = len(file_info_bytes)
res = struct.pack("i", len_header)

c、完成上述步骤后就可以发送数据了：以二进制只读的方式打开文件，逐行加密并发送，再利用md5.updata()方法更新摘要值；

d、发送完成后等待接收端校验并发回反馈

3）、在接收端进行数据的处理。

a、接收4比特的报头部分长度的封包；

b、对前一步获得的数据进行解包，得到比特流长度，再根据长度接收报头，利用json模块将其还原成字典，得到完整的报头；

res = struct.unpack("i", len_header)
···
header = json.loads(info_header)

c、接收数据并对数据进行校验，将校验的结果发送给发送方；

recv_md5: str = conn.recv(1024).decode()
if md5.hexdigest() == recv_md5:
    print("文件完整性验证通过")
    print('*' * 50)
    conn.send("文件完整性验证通过".encode())
else:
    print("文件完整性验证失败，发送过程中文件可能丢失或被篡改！！！")
    print('*'*50)
    conn.send("文件完整性验证失败，发送过程中文件可能丢失或被篡改！！！".encode())

运行结果：

运行前：（可以看到，运行前服务器端对应的文件夹中没有文件）：

服务器端运行中（可以看到即使客户端异常退出服务器端也能继续运行）：

客户端运行结果：

运行后，服务器端的文件夹中多了相应的内容：

3. 实验过程中遇到的问题和解决过程

问题1：自己写的加密解密模块导入失败

问题1解决方案：将自己的模块所在的文件夹设定为Source root型

问题2：黏包：连续send时接收端分不清边界

问题2解决方案：
  发送端：
        先发送报头长度
        再编码报头内容并发送
        最后发送数据
  接收端：
        接受报头长度
        按照接收的长度接收报头并解包
        最后接收数据

其他

服务器端：https://gitee.com/konelee/python_programming/blob/master/实验三服务器端.py
客户端：https://gitee.com/konelee/python_programming/blob/master/实验三客户端.py
在实验初期我并不知道会存在黏包的现象，因为当时我传送的都是比较小的文件，接收端一次就可以完全接收，后来我用较大的mp4文件做实验，发现接收端在recv()处阻塞了，但此时它本应收到来自发送端的验证文件完整性的摘要的，查找资料之后我才得知出现此现象是由于黏包。刚开始研究黏包现象的时候，我发现time.sleep()可以解决黏包问题，但这种方式实在太low，极其浪费资源和时间，使传输效率大打折扣；于是我寻找到了利用构造报头来实现的解决黏包，这种方式解决黏包问题十分高效，对传输效率基本没有影响。