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go的websocket實作（附程式碼）

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Nov 25, 2019 pm 03:02 PM

go的websocket實作（附程式碼）

websocket分為握手與資料傳輸階段，即進行了HTTP握手雙工的TCP連線

握手階段

握手階段就是普通的HTTP

客戶端發送訊息：

GET /chat HTTP/1.1
    Host: server.example.com
    Upgrade: websocket
    Connection: Upgrade
    Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
    Origin: http://example.com
    Sec-WebSocket-Version: 13

服務端回傳訊息：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

這裡的Sec-WebSocket-Accept的計算方法是：

base64(hsa1(sec-websocket-key + 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11))

如果這個Sec-WebSocket-Accept計算錯誤瀏覽器會提示：

Sec-WebSocket-Accept dismatch

如果返回成功，Websocket就會回呼onopen事件

資料傳輸

websocket的資料傳輸所使用的協定是：

go的websocket實作（附程式碼）

參數的具體說明：

FIN：1位，用來表示這是一個訊息的最後的訊息片段，當然第一個訊息片段也可能是最後的一個訊息片段；

RSV1, RSV2, RSV3: 分別都是1位，如果雙方之間沒有約定自訂協議，那麼這幾位的值都必須為0,否則必須斷掉WebSocket連接；

Opcode:4位元操作碼，定義有效負載數據，如果收到了一個未知的操作碼，連接也必須斷掉，以下是定義的操作碼：

* %x0 表示連續訊息片段

* %x1 表示文字訊息片段

* %x2 表未二元訊息片段

操作碼

* %x8 表示連線關閉

# * %x9 表示心跳檢查的ping

xB-F 為將來的控制訊息片段的保留操作碼

Mask:

1位，定義傳輸的資料是否有加掩碼,如果設定為1,掩碼鍵必須放在masking-key區域，客戶端傳送給服務端的所有訊息，此位元的值都是1;

#Payload length:

傳送資料的長度，以位元組的形式表示： 7位、7 16位、或7 64位。

Masking-key:

0或4個字節，客戶端發送給服務端的數據，都是透過內嵌的一個32位元值作為掩碼的；掩碼鍵只有在掩碼位元設定為1的時候存在。

Payload data:

(x y)位，負載資料為擴充資料及應用資料長度總和。

Extension data:

x位，如果客戶端與服務端之間沒有特殊約定，那麼擴充資料的長度總是0，任何的擴充都必須指定擴充資料的長度，或長度的計算方式，以及在握手時如何確定正確的握手方式。如果存在擴展數據，則擴展數據就會包括在負載數據的長度之內。

Application data:

y位，任意的應用數據，放在擴展數據之後，應用數據的長度=負載數據的長度-擴展數據的長度。

實例具體使用go的實作範例：

客戶端：

html：

<html>
    <head>
        <script type="text/javascript" src="./jquery.min.js"></script>
    </head>
    <body>
        <input type="button" id="connect" value="websocket connect" />
        <input type="button" id="send" value="websocket send" />
        <input type="button" id="close" value="websocket close" />
    </body>
    <script type="text/javascript" src="./websocket.js"></script>
</html>

js：

var socket;
 
$("#connect").click(function(event){
    socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8000");
 
    socket.onopen = function(){
        alert("Socket has been opened");
    }
 
    socket.onmessage = function(msg){
        alert(msg.data);
    }
 
    socket.onclose = function() {
        alert("Socket has been closed");
    }
});
 
$("#send").click(function(event){
    socket.send("send from client");
});
 
$("#close").click(function(event){
    socket.close();
})

服務端：

package main
 
import(
    "net"
    "log"
    "strings"
    "crypto/sha1"
    "io"
    "encoding/base64"
    "errors"
)
 
func main() {
    ln, err := net.Listen("tcp", ":8000")
    if err != nil {
        log.Panic(err)
    }
 
    for {
        conn, err := ln.Accept()
        if err != nil {
            log.Println("Accept err:", err)
        }
        for {
            handleConnection(conn)
        }
    }
}
 
func handleConnection(conn net.Conn) {
    content := make([]byte, 1024)
    _, err := conn.Read(content)
    log.Println(string(content))
    if err != nil {
        log.Println(err)
    }
 
    isHttp := false
    // 先暂时这么判断
    if string(content[0:3]) == "GET" {
        isHttp = true;
    }
    log.Println("isHttp:", isHttp)
    if isHttp {
        headers := parseHandshake(string(content))
        log.Println("headers", headers)
        secWebsocketKey := headers["Sec-WebSocket-Key"]
 
        // NOTE：这里省略其他的验证
        guid := "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"
 
        // 计算Sec-WebSocket-Accept
        h := sha1.New()
        log.Println("accept raw:", secWebsocketKey + guid)
 
        io.WriteString(h, secWebsocketKey + guid)
        accept := make([]byte, 28)
        base64.StdEncoding.Encode(accept, h.Sum(nil))
        log.Println(string(accept))
 
        response := "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"
        response = response + "Sec-WebSocket-Accept: " + string(accept) + "\r\n"
        response = response + "Connection: Upgrade\r\n"
        response = response + "Upgrade: websocket\r\n\r\n"
         
             
        log.Println("response:", response)
        if lenth, err := conn.Write([]byte(response)); err != nil {
            log.Println(err)
        } else {
            log.Println("send len:", lenth)
        }
 
        wssocket := NewWsSocket(conn)
        for {
            data, err := wssocket.ReadIframe()
            if err != nil {
                log.Println("readIframe err:" , err)
            }
            log.Println("read data:", string(data))
            err = wssocket.SendIframe([]byte("good"))
            if err != nil {
                log.Println("sendIframe err:" , err)
            }
            log.Println("send data")
        }
         
    } else {
        log.Println(string(content))
        // 直接读取
    }
}
 
type WsSocket struct {
    MaskingKey []byte
    Conn net.Conn
}
 
func NewWsSocket(conn net.Conn) *WsSocket {
    return &WsSocket{Conn: conn}
}
 
func (this *WsSocket)SendIframe(data []byte) error {
    // 这里只处理data长度<125的
    if len(data) >= 125 {
        return errors.New("send iframe data error")
    }
 
    lenth := len(data)
    maskedData := make([]byte, lenth)
    for i := 0; i < lenth; i++ {
        if this.MaskingKey != nil {
            maskedData[i] = data[i] ^ this.MaskingKey[i % 4]
        } else {
            maskedData[i] = data[i]
        }
    }
 
    this.Conn.Write([]byte{0x81})
 
    var payLenByte byte
    if this.MaskingKey != nil && len(this.MaskingKey) != 4 {
        payLenByte = byte(0x80) | byte(lenth)
        this.Conn.Write([]byte{payLenByte})
        this.Conn.Write(this.MaskingKey)
    } else {
        payLenByte = byte(0x00) | byte(lenth)
        this.Conn.Write([]byte{payLenByte})
    }
    this.Conn.Write(data)
    return nil
}
 
func (this *WsSocket)ReadIframe() (data []byte, err error){
    err = nil
 
    //第一个字节：FIN + RSV1-3 + OPCODE
    opcodeByte := make([]byte, 1)
    this.Conn.Read(opcodeByte)
 
    FIN := opcodeByte[0] >> 7
    RSV1 := opcodeByte[0] >> 6 & 1
    RSV2 := opcodeByte[0] >> 5 & 1
    RSV3 := opcodeByte[0] >> 4 & 1
    OPCODE := opcodeByte[0] & 15
    log.Println(RSV1,RSV2,RSV3,OPCODE)
 
    payloadLenByte := make([]byte, 1)
    this.Conn.Read(payloadLenByte)
    payloadLen := int(payloadLenByte[0] & 0x7F)
    mask := payloadLenByte[0] >> 7
 
    if payloadLen == 127 {
        extendedByte := make([]byte, 8)
        this.Conn.Read(extendedByte)
    }
     
    maskingByte := make([]byte, 4)
    if mask == 1 {
        this.Conn.Read(maskingByte)
        this.MaskingKey = maskingByte
    }
 
    payloadDataByte := make([]byte, payloadLen)
    this.Conn.Read(payloadDataByte)
    log.Println("data:", payloadDataByte)
 
    dataByte := make([]byte, payloadLen)
    for i := 0; i < payloadLen; i++ {
        if mask == 1 {
            dataByte[i] = payloadDataByte[i] ^ maskingByte[i % 4]
        } else {
            dataByte[i] = payloadDataByte[i]
        }
    }
 
    if FIN == 1 {
        data = dataByte
        return
    }
 
    nextData, err := this.ReadIframe()
    if err != nil {
        return
    }
    data = append(data, nextData…)
    return
}
 
func parseHandshake(content string) map[string]string {
    headers := make(map[string]string, 10)
    lines := strings.Split(content, "\r\n")
 
    for _,line := range lines {
        if len(line) >= 0 {
            words := strings.Split(line, ":")
            if len(words) == 2 {
                headers[strings.Trim(words[0]," ")] = strings.Trim(words[1], " ")
            }
        }
    }
    return headers
}

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