20252233 2025-2026-2 《Python程序设计》实验三报告
课程：《Python程序设计》
班级： 2522
姓名： 李佳鑫
学号：20252233
实验教师：王志强
实验日期：2026年4月27日
必修/选修： 公选课
1.实验内容
(1.)使用 Python 语言基于 TCP Socket 实现服务端与客户端网络通信程序
(2.)实现明文输入→加密传输→接收解密功能，收发双方同时显示明文与密文
(3.)加入文件操作，自动保存聊天记录到本地文件
(4.)实现安全退出功能，支持关闭套接字与释放资源
(5.)使用 LLM 生成图形界面（GUI）版本，实现可视化加密聊天
(6.)在 Windows 物理机上完成服务端与客户端通信，并与队友（学号：20252230，姓名：刘畅（其服务端ip为172.16.252.30））互相通信
(7.)将所有代码托管至码云平台
2. 实验过程及结果
在老师提供的底层代码上添加循环与加密代码（异或加密）
在自己的电脑上实现客户端与服务端连接成功并对话
与队友进行互联并对话
使用AI大模型 使得代码在运行时有弹窗
将代码托管到码云
实验结果：代码正常运行 服务端与客户端成功连接 解密加密结果正确 GUI界面无误
3. 实验过程中遇到的问题和解决过程
- 问题1：运行服务端报错 OSError: [WinError 10049] 在其上下文中，该请求的地址无效
- 问题1解决方案：指定的 IP 不是本机真实网卡 IP。将服务端绑定 IP 改为本机连接热点后的真实局域网 IP，在控制面板界面修改ip，即可正常启动
- 问题2：个人热点下 IP 不固定，每次连接都要修改代码
- 问题2解决方案：在 Windows 网络设置中配置静态 IP，固定本机地址；服务端绑定静态 IP，避免每次重新配置
- ...
关键代码分析：
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网络通信层（Socket） 核心代码包含 socket.socket(AF_INET, SOCK_STREAM)、server.bind() / client.connect() 以及 send() / recv() 方法。其主要作用是建立可靠的 TCP 长连接。服务端负责绑定本地 IP 与端口，进入监听状态并等待客户端接入；客户端主动发起连接请求。双方建立通道后，通过字节流的发送与接收实现双向数据通信。
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加解密逻辑层（XOR 加密） 核心代码为 chr(ord(c) ^ ord(k))，且解密函数直接复用加密函数。其作用是实现轻量级对称加密。该模块利用异或（XOR）运算的数学自反性（即 A ^ B ^ B = A），加密与解密完全共享同一套逻辑。程序将密钥循环展开，与明文字符的 ASCII 码逐位进行异或运算生成密文；接收方再次异或即可还原原文，实现数据的隐蔽传输。
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图形界面层（Tkinter） 核心代码使用了 ScrolledText（带滚动条的多行文本框）、Entry（单行输入框）和 Button（按钮控件），配合 insert() 与 see(END) 方法。其作用是提供可视化的交互窗口。文本框用于实时记录并展示聊天历史，输入框接收用户指令，按钮触发发送动作。see(END) 确保每次插入新消息后视图自动滚动至底部，符合常规聊天软件的操作直觉。
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并发控制层（多线程） 核心代码为 threading.Thread(target=receive_loop, daemon=True).start()。其作用是将网络接收逻辑剥离至后台守护线程执行。由于 recv() 是阻塞式调用，若放在主线程会导致 GUI 界面卡死无响应。开启独立线程后，界面主循环（root.mainloop()）与网络监听并行工作，保证窗口在等待消息时仍能流畅响应拖拽、点击和输入操作。
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消息处理逻辑 核心体现在 send_message() 发送函数与 receive_loop() 接收循环中的条件分支、编解码与状态管理。其作用是完整管控消息的生命周期：包括拦截空输入、识别 exit 断开指令、执行明文与密文的转换、处理 UTF-8 字符编解码、实时更新 UI 显示，并在连接异常或主动退出时安全关闭 Socket 资源。
代码优点分析：
1.交互体验友好：聊天窗口同步展示明文与密文，直观呈现加解密过程，教学演示价值高。细节处理完善，如发送后自动清空输入框、新消息自动滚底、空消息拦截等，高度贴合用户习惯。
2.加密逻辑简洁高效：巧妙利用 XOR 自反性，解密函数直接复用加密函数，大幅精简代码量。纯字符级逐位运算无需引入第三方密码学库，执行效率高且内存开销极低。
其他（感悟、思考等）
掌握了 TCP Socket 网络编程的基本流程，理解了服务端与客户端的工作原理。
学会了简单加密算法的实现，体会到数据加密在网络通信中的重要性