20181312 2019-2020-2 《Python程序设计》实验三报告

20181312 2019-2020-2 《Python程序设计》实验三报告

课程：《Python程序设计》
班级：1813
姓名：谢绎
学号：20181312
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

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. 实验过程及结果

socket原理

• 什么是socket

  Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

• 套接字工作流程

  

  1. 服务器端初始化Socket

  2. 与端口绑定bind

  3. 对端口进行监听listen

  4. 调用accept阻塞

  5. 等待客户端连接

  ---

  6. 客户端初始化一个Socket

  7. 连接服务器connect

  8. 如果连接成功，就建立了客户端与服务器端的连接

  9. 客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求

  10. 服务器回应数据发送给客户端，客户端读取数据

  11. 关闭连接，一次交互结束

代码设计

• 客户端（client）

  连接服务器

  import socket
  
  p = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
  p.connect(('127.0.0.1', 8080))
  while 1:
      msg = encrypted_text 
      #encrypted_text是经过DES加密后形成的二进制文本
      #DES加密部分见下
      print("从文件" + docu + "中读取到明文")
      print("明文经加密后发送的加密文本是：
  ", msg)
      # 防止输入空消息
      if not msg:
          continue
      p.send(msg)
      break
  p.close()
  

  DES加密部分 && doxc文件读取

  from Cryptodome.Cipher import DES
  from docx import Document
  
  docu = r"C:UsersHPPCdesktop1813明文.docx" #文件储存路径，可以更改
  
  
  def getText(filename):
      #函数将word文档中的文本以字符串形式呈现
      doc = Document(filename)
      fullText = ""
      for para in doc.paragraphs:
          fullText = fullText + para.text + '
  '
      return fullText
  
  
  def pad(text): 
      #由于加密文本text必须为8的倍数，该函数将text补足为8的倍数
      while len(text) % 8 != 0:
          text += ' '
      return text
  
  
  key = b'b4@uF1/='  # 密钥为8位或16位,必须为bytes
  des = DES.new(key, DES.MODE_ECB)  # 创建一个DES实例
  text = getText(docu)
  padded_text = pad(text)
  encrypted_text = des.encrypt(padded_text.encode('utf-8'))  # 加密
  

• 服务器端（Server）

  套接字函数

  import socket
  
  ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
  back_log = 5
  buffer_size = 1024
  #创建一个TCP套接字
  s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #套接字类型AF_INET, socket.SOCK_STREAM   tcp协议，基于流式的协议
  s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) #对socket的配置重用ip和端口号
  #绑定端口号
  s.bind(ip_port) #写哪个ip就要运行在哪台机器上
  #设置半连接池
  s.listen(back_log) #最多可以连接多少个客户端
  print("服务开启成功")
  while 1:
      #阻塞等待，创建连接
      con, address = s.accept() #在这个位置进行等待，监听端口号
      while 1:
          #DES解密部分见下
  #关闭服务器
  s.close()
  

  DES解密部分 && doxc文件写入

  import socket
  from Cryptodome.Cipher import DES
  from docx import Document
  
  docu = r"C:UsersHPPCdesktop1813解密.docx" #文件储存路径，可以更改
  key = b'b4@uF1/='
  msg = con.recv(buffer_size)
  des = DES.new(key, DES.MODE_ECB)
  plain_text = des.decrypt(msg).decode().rstrip(' ') #解密
  print("解密后的明文时：", plain_text)
  Doc = Document()
  Doc.add_paragraph(plain_text)
  
  Doc.save(docu)
  print("成功保存文件在" + docu)
  break
  

实验结果

首先准备好明文.doxc这个文件，我在这个word里放了一首我喜欢的词《钗头凤·红酥手》

然后运行Server程序，看到服务开启成功字样后，运行Client程序，可以看到

在Client界面

在Server界面

然后根据文件保存路径，我们打开解密.doxc可以看到

源代码链接

https://gitee.com/python_programming/xieyi_can20181312/tree/master/socket_shiyan

3. 实验过程中遇到的问题和解决过程

• 问题1：DES加密报错ValueError: Data must be aligned to block boundary in ECB mode

• 问题1解决方案：增加了pad函数

  def pad(text):
      #由于加密文本text必须为8的倍数，该函数将text补足为8的倍数
      while len(text) % 8 != 0:
          text += ' '
      return text
  

其他（感悟、思考等）

Socket编程的精妙之处远不止表面这些，我最近同时也在学习Java网络编程，发现两者有很多相似之处，python的Socket编程学习使我上手Java网络编程更快一步。

参考资料

Socket编程

Python加密与解密