WebSocket 通信过程与实现 _WebSocket

作者：wzhvictor来源：https://segmentfault.com/a/1190000014643900
什么是 WebSocket ？
WebSocket 是一种标准协议，用于在客户端和服务端之间进行双向数据传输。但它跟 HTTP 没什么关系，它是基于 TCP 的一种独立实现。
以前客户端想知道服务端的处理进度，要不停地使用 Ajax 进行轮询，让浏览器隔个几秒就向服务器发一次请求，这对服务器压力较大。另外一种轮询就是采用 long poll 的方式，这就跟打电话差不多，没收到消息就一直不挂电话，也就是说，客户端发起连接后，如果没消息，就一直不返回 Response 给客户端，连接阶段一直是阻塞的。
而 WebSocket 解决了 HTTP 的这几个难题。当服务器完成协议升级后（ HTTP -> WebSocket ），服务端可以主动推送信息给客户端，解决了轮询造成的同步延迟问题。由于 WebSocket 只需要一次 HTTP 握手，服务端就能一直与客户端保持通信，直到关闭连接，这样就解决了服务器需要反复解析 HTTP 协议，减少了资源的开销。

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随着新标准的推进，WebSocket 已经比较成熟了，并且各个主流浏览器对 WebSocket 的支持情况比较好（不兼容低版本 IE，IE 10 以下），有空可以看看。

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使用 WebSocket 的时候，前端使用是比较规范的，js 支持 ws 协议，感觉类似于一个轻度封装的 Socket 协议，只是以前需要自己维护 Socket 的连接，现在能够以比较标准的方法来进行。

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下面我们就结合上图具体来聊一下 WebSocket 的通信过程。
建立连接
客户端请求报文 Header
客户端请求报文：
GET / HTTP/1.1Upgrade: websocketConnection: UpgradeHost: example.comOrigin: http://example.comSec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==Sec-WebSocket-Version: 13与传统 HTTP 报文不同的地方：
Upgrade: websocketConnection: Upgrade这两行表示发起的是 WebSocket 协议。
Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==Sec-WebSocket-Version: 13Sec-WebSocket-Key 是由浏览器随机生成的，提供基本的防护，防止恶意或者无意的连接。
Sec-WebSocket-Version 表示 WebSocket 的版本，最初 WebSocket 协议太多，不同厂商都有自己的协议版本，不过现在已经定下来了。如果服务端不支持该版本，需要返回一个 Sec-WebSocket-Versionheader，里面包含服务端支持的版本号。
创建 WebSocket 对象：
var ws = new websocket("ws://127.0.0.1:8001");ws 表示使用 WebSocket 协议，后面接地址及端口
完整的客户端代码：

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服务端响应报文 Header
首先我们来看看服务端的响应报文：
HTTP/1.1 101 Switching ProtocolsUpgrade: websocketConnection: UpgradeSec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=Sec-WebSocket-Protocol: chat我们一行行来解释

首先，101 状态码表示服务器已经理解了客户端的请求，并将通过 Upgrade 消息头通知客户端采用不同的协议来完成这个请求；
然后，Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过服务器确认，并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key；
最后，Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

Sec-WebSocket-Accept 的计算方法：

将 Sec-WebSocket-Key 跟 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11 拼接；
通过 SHA1 计算出摘要，并转成 base64 字符串。

注意：Sec-WebSocket-Key/Sec-WebSocket-Accept 的换算，只能带来基本的保障，但连接是否安全、数据是否安全、客户端 / 服务端是否合法的 ws 客户端、ws 服务端，其实并没有实际性的保证。
创建主线程，用于实现接受 WebSocket 建立请求：

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进行通信
服务端解析 WebSocket 报文
Server 端接收到 Client 发来的报文需要进行解析
Client 包格式

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1、FIN: 占 1bit
0：不是消息的最后一个分片
1：是消息的最后一个分片
2、RSV1, RSV2, RSV3：各占 1bit
一般情况下全为 0 。当客户端、服务端协商采用 WebSocket 扩展时，这三个标志位可以非0，且值的含义由扩展进行定义。如果出现非零的值，且并没有采用 WebSocket 扩展，连接出错。