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:
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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