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node_node.js に基づいた WebSocket プロトコルの実装
- WBOYオリジナル
- 2016-05-16 15:04:111946ブラウズ
1. 同意
WebSocket は、TCP に基づいてクライアントとサーバーの間で全二重通信を行うためのプロトコルであり、HTML5 で定義されており、新世代の Web アプリの基本仕様の 1 つでもあります。
AJAX の以前の制限を打ち破るのは、サーバーがコンテンツをクライアントにアクティブにプッシュできることにあります。考えられるアプリケーションには、マルチプレイヤー オンライン ゲーム、インスタント チャット、リアルタイム モニタリング、リモート デスクトップ、ニュース サーバーなどが含まれます。
私自身、今一番試したいのは、canvas+websocket で何ができるかということです。
2. 実装
ハンドシェイク プロセスは標準の HTTP リクエストであるため、WebSocket の実装には 2 つのオプションがあります: 1) TCP での実装、2) 既存の HTTP ソフトウェアでの実装。後者の利点は、既存の HTTP サーバー ポートを共有でき、認証機能と HTTP リクエストを解析する機能を再実装する必要がないことです。
この例で使用されるノードの HTTP モジュール。 (TCP バージョンとすべてのファイルについては添付ファイルを参照してください)
1. ノードサーバーコード:
var http = require('http');
var url = require('url');
// var mime = require('mime');
var crypto = require('crypto');
var port = 4400;
var server = http.createServer();
server.listen(port,function() {
console.log('server is running on localhost:',port);
server
.on('connection',function(s) {
console.log('on connection ',s);
})
.on('request',onrequest)
.on('upgrade',onupgrade);
});
var onrequest = function(req,res) {
console.log( Object.keys(req) ,req.url,req['upgrade']);
if( !req.upgrade ){
// 非upgrade请求选择：中断或提供普通网页
res.writeHead(200, { 'content-type': 'text/plain' });
res.write( 'WebSocket server works!' );
}
res.end();
return;
};
var onupgrade = function (req,sock,head) {
// console.log('方法:',Object.keys(sock));
if(req.headers.upgrade !== 'WebSocket'){
console.warn('非法连接');
sock.end();
return;
}
bind_sock_event(sock);
try{
handshake(req,sock,head);
}catch(e){
console.error(e);
sock.end();
}
};
// 包装将要发送的帧
var wrap = function(data) {
var fa = 0x00, fe = 0xff, data = data.toString()
len = 2+Buffer.byteLength(data),
buff = new Buffer(len);
buff[0] = fa;
buff.write(data,1);
buff[len-1] = fe;
return buff;
}
// 解开接收到的帧
var unwrap = function(data) {
return data.slice(1,data.length-1);
}
var bind_sock_event = function(sock) {
sock
.on('data',function(buffer) {
var data = unwrap(buffer);
console.log('socket receive data : ',buffer,data,'\n>>> '+data);
// send('hello html5,'+Date.now())
sock.emit('send',data);
})
.on('close',function() {
console.log('socket close');
})
.on('end',function() {
console.log('socket end');
})
.on('send',function(data) { //自定义事件
sock.write(wrap(data),'binary');
})
};
var get_part = function(key) {
var empty = '',
spaces = key.replace(/\S/g,empty).length,
part = key.replace(/\D/g,empty);
if(!spaces) throw {message:'Wrong key: '+key,name:'HandshakeError'}
return get_big_endian(part / spaces);
}
var get_big_endian = function(n) {
return String.fromCharCode.apply(null,[3,2,1,0].map(function(i) { return n >> 8*i & 0xff }))
}
var challenge = function(key1,key2,head) {
var sum = get_part(key1) + get_part(key2) + head.toString('binary');
return crypto.createHash('md5').update(sum).digest('binary');
}
var handshake = function(req,sock,head) {
var output = [],h = req.headers, br = '\r\n';
// header
output.push(
'HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake','Upgrade: WebSocket','Connection: Upgrade',
'Sec-WebSocket-Origin: ' + h.origin,
'Sec-WebSocket-Location: ws://' + h.host + req.url,
'Sec-WebSocket-Protocol: my-custom-chat-protocol'+br
);
// body
var c = challenge(h['sec-websocket-key1'],h['sec-websocket-key2'],head);
output.push(c);
sock.write(output.join(br),'binary');
}
2. ブラウザクライアントコード:
<html>
<head>
<title>WebSocket Demo</title>
</head>
<style type="text/css">
textarea{width:400px;height:150px;display:block;overflow-y:scroll;}
#output{width:600px;height:400px;background:whiteSmoke;padding:1em .5em;color:#000;border:none;}
button{padding:.2em 1em;}
</style>
<link href="layout.css" rel="stylesheet" type="text/css" />
<body>
<textarea id="output" readonly="readonly"></textarea>
<br>
<textarea id="input"></textarea>
<button id="send">send</button>
<script type="text/javascript">
// localhost
var socket = new WebSocket('ws://192.168.144.131:4400/')
socket.onopen = function(e) {
log(e.type);
socket.send('hello node');
}
socket.onclose = function(e) {
log(e.type);
}
socket.onmessage = function(e) {
log('receive @ '+ new Date().toLocaleTimeString() +'\n'+e.data);
output.scrollTop = output.scrollHeight
}
socket.onclose = function(e) {
log(e.type);
}
socket.addEventListener('close',function() {
log('a another close event handler..');
},false);
// dom
var id = function(id) {
return document.getElementById(id);
}
var output = id('output'), input = id('input'), send = id('send');
var log = function(msg) {
output.textContent += '> '+msg + '\n'
}
send.addEventListener('click',function() {
socket.send(input.value);
},false);
</script>
</body>
</html>
3. 詳細
http プロトコルの上に実装された WebSocket プロトコルには、ハンドシェイクとデータ送信の 2 つのステップしかありません。
1. 握手します
ハンドシェイクのプロセスはチャレンジ/レスポンスと呼ばれます。まず、クライアントは Upgrade という名前の HTTP GET リクエストを開始し、サーバーはこのリクエストを検証し、ハンドシェイクが完了したことを示す 101 応答を返します。
Chrome インスペクターの美化されたハンドシェイク メッセージ:
リクエスト URL:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
リクエストメソッド:GET
ステータス コード:101 WebSocket プロトコル ハンドシェイク
リクエストヘッダー
接続:アップグレード
ホスト:192.168.144.131:4400
発信元:http://localhost:800
Sec-WebSocket-Key1:p2 G 947T 80 661 jAf2
Sec-WebSocket-Key2:z Z Q ^326 5 9= 7s1 1 7H4
Sec-WebSocket-Protocol::my-custom-chat-protocol
アップグレード:WebSocket
(キー3):7C:44:56:CA:1F:19:D2:0A
応答ヘッダー
接続:アップグレード
Sec-WebSocket-Location:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
Sec-WebSocket-Origin:http://localhost:800
Sec-WebSocket-Protocol:my-custom-chat-protocol
アップグレード:WebSocket
(チャレンジレスポンス):52:DF:2C:F4:50:C2:8E:98:14:B7:7D:09:CF:C8:33:40
リクエストヘッダー部
ホスト: WebSocket サーバーホスト
接続: 接続タイプ
アップグレード: プロトコルアップグレードタイプ
起源: ソースにアクセス
Sec-WebSocket-Protocol: オプションのサブプロトコル名。アプリケーション自体によって定義され、スペースで区切られた複数のプロトコル。 (*残るオプションはクッキーのみです)
Sec-WebSocket-Key1: セキュリティ認証キー。xhr リクエストは、「sec-」で始まるリクエスト ヘッダーを偽造できません。
Sec-WebSocket-Key2: 上記と同じ
Key3: 応答本文の内容、ランダムな 8 バイト。
レスポンスヘッダ部
Sec-WebSocket-Protocol: 要求されたサブプロトコル名を含める必要があります
Sec-WebSocket-Origin: リクエストの発信元と一致する必要があります
Sec-WebSocket-Location: 要求されたアドレスと一致する必要があります
チャレンジ レスポンス: リクエスト内の 3 つのキーに基づいて計算されたレスポンス本文の内容 (16 バイト)。
応答文字列計算処理の擬似コード:
part_1 = key1中所有数字 / key1中空格数量 part_2 同上 sum = big_endian(part_1)+big_endian(part_2)+key3 challenge_response = md5_digest(sum);
32 ビット整数のビッグエンディアン計算戦略:
# 很类似于rgba颜色计算,从下面的函数可以看出计算过程
var big_endian = function(n) {
return [3,2,1,0].map(function(i) { return n >> 8*i & 0xff });
}
big_endian(0xcc77aaff);
// -> [204, 119, 170, 255]
2. データを送信します
WebSocket API は、イベントを使用してデータを処理するように設計されており、クライアントはイベントが通知されている限り、手動でバッファーを処理する必要がなく、完全なデータを取得できます。
この場合、それぞれのデータをフレームと呼びます。仕様の定義では、各データ送信に少なくとも 2 バイトが含まれるように、ヘッダーは 0x00 で始まり、末尾属性は 0xff で終わる必要があります。
サーバーの実装では、データを受信するときはヘッダーと末尾を切り詰める必要がありますが、データを送信するときはヘッダーと末尾をラップする必要があります。形式は次のとおりです:
# 「Hello」の元のバイナリ表現、リクエストヘッダー、およびここではすべて utf8 エンコーディングです
# ラップされたバイナリ表現。
以上がこの記事の全内容です。皆様の学習のお役に立てれば幸いです。