20232210《Python程序设计》实验三报告

20232210刘天择 2024-04-22 20:56:44

学号 2023-2024-2 《Python程序设计》实验x报告

课程：《Python程序设计》
班级： 2322
姓名：刘天择
学号：20232210
实验教师：王志强
实验日期：2024年4月20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。
socket模块允许程序在网络上进行通信，它提供了一种统一的接口，用于在不同平台上的计算机之间传递数据。
流式套接字(SOCK_STREAM):用于提供面向连接、可靠的数据传输服务。(TCP)
数据报套接字(SOCK_DGRAM):提供了一种无连接的服务。(UDP)
在Python中，socket模块封装了底层的操作系统接口，提供了简单而强大的套接字（socket）接口。

2. 实验过程及结果

一般的创建TCP服务流程：
ss = socket() # 创建服务器套接字
ss.bind(ADDR) # 套接字与地址绑定
ss.listen() # 监听连接
while True: # 服务器无限循环
cs = ss.accept() # 接受客户端连接
comm_loop: # 通信循环
cs.recv()/cs.send() # 对话（接收 / 发送）
cs.close() # 关闭客户端套接字
ss.close() # 关闭服务器套接字

一般的创建TCP客户端流程：
cs = socket() # 创建客户端套接字
cs.connect() # 尝试连接服务器
comm_loop: # 通信循环
cs.send()/cs.recv() # 对话（发送 / 接收）
cs.close() # 关闭客户端套接字

借用了室友的电脑，模拟客户端与服务端的通信

启动并初始化服务端

# 默认的最大等待数量为5
# 默认使用本机的ip地址和8080端口
def __init__(self, backlog=5, addr=('localhost', 8080)):
    # 默认使用AF_INET协议族，即ipv4地址和端口号的组合以及tcp协议
    self.serverSocket = socket.socket()
    # 绑定监听的ip地址和端口号
    self.serverSocket.bind(addr)
    # 开始等待
    self.serverSocket.listen(backlog)

# 该函数需要并行处理
def link_one_client(self):
    # 获取客户端对象和客户端地址
    clientSocket, addr = self.serverSocket.accept()

    # 客户端数量加1
    Server.number = Server.number + 1
    # 标记当前客户端编号
    now_number = Server.number

    # 打印
    print("和客户端{0}建立连接\n目标主机地址为：{1}".format(now_number, addr))
    # 接受客户端传递的公钥
    # 这里可以加一个哈希函数检验公钥的正确性！
    # 运用pickle进行反序列化
    publicKeyPK, pubKeySha256 = pickle.loads(clientSocket.recv(1024))
    if hashlib.sha256(publicKeyPK).hexdigest() != pubKeySha256:
        raise AuthenticationError("密钥被篡改！")
    else:
        publicKey = pickle.loads(publicKeyPK)
        print("已接受公钥")


    # 下面是用公钥加密对称密钥并传递的过程
    # 产生用于对称加密的密钥
    sym_key = Fernet.generate_key()
    # 用pickle进行序列化用来进行网络传输
    # 对密钥进行hash保证其准确性
    en_sym_key = rsa.encrypt(pickle.dumps(sym_key), publicKey)
    en_sym_key_sha256 = hashlib.sha256(en_sym_key).hexdigest()
    print("正在加密传送密钥")
    clientSocket.send(pickle.dumps((en_sym_key,en_sym_key_sha256)))

    # 这里可以添加密钥交换成功的函数


    # 初始化加密对象
    f = Fernet(sym_key)

    # 下面使用对称密钥进行加密对话的过程
    while True:
        time.sleep(0.3)
        # 接收到的加密消息
        en_recvData = clientSocket.recv(1024)
        recvData = f.decrypt(en_recvData).decode()
        print("接受到客户端{0}传来的消息：{1}".format(now_number, recvData))

        # 调用图灵机器人
        sendData = get_reply(recvData)
        # 对消息进行加密
        en_sendData = f.encrypt(sendData.encode())
        clientSocket.send(en_sendData)

启用并初始化客户端
class Client:

def __init__(self):
    # 产生非对称密钥
    self.asyKey = rsa.newkeys(2048)
    # 公钥和私钥
    self.publicKey = self.asyKey[0]
    self.privateKey = self.asyKey[1]


def link_server(self, addr=('localhost', 8080)):
    # 创建socket通信对象
    # 默认使用AF_INET协议族，即ipv4地址和端口号的组合以及tcp协议
    clientSocket = socket.socket()
    # 默认连接服务器地址为本机ip和8080端口
    clientSocket.connect(addr)

    # 向服务器传递公钥，和该公钥字符串化后的sha256值
    print("正在向服务器传送公钥")
    sendKey = pickle.dumps(self.publicKey)
    sendKeySha256 = hashlib.sha256(sendKey).hexdigest()
    clientSocket.send(pickle.dumps((sendKey, sendKeySha256)))

    # 接受服务器传递的密钥并进行解密
    symKey, symKeySha256 = pickle.loads(clientSocket.recv(1024))
    if hashlib.sha256(symKey).hexdigest() != symKeySha256:
        raise AuthenticationError("密钥被篡改！")
    else:
        self.symKey = pickle.loads(rsa.decrypt(symKey, self.privateKey))
        print("密钥交换完成")

    # 初始化加密对象
    f = Fernet(self.symKey)

    while True:

        sendData = input("输入你要发送的消息：")
        en_sendData = f.encrypt(sendData.encode())
        clientSocket.send(en_sendData)

        en_recvData = clientSocket.recv(1024)
        recvData = f.decrypt(en_recvData).decode()
        print("接受到服务器传来的消息：{0}".format(recvData))