php中关于websocket的详细介绍
- 黄舟原创
- 2017-09-18 10:46:511714浏览
下面我画了一个图演示 client 和 server 之间建立 websocket 连接时握手部分，这个部分在 node 中可以十分轻松的完成，因为 node 提供的 net 模块已经对 socket 套接字做了封装处理，开发者使用的时候只需要考虑数据的交互而不用处理连接的建立。而 php 没有，从 socket 的连接、建立、绑定、监听等，这些都需要我们自己去操作，所以有必要拿出来再说一说。
+--------+ 1.发送Sec-WebSocket-Key +---------+
| | --------------------------------> | |
| | 2.加密返回Sec-WebSocket-Accept | |
| client | <-------------------------------- | server |
| | 3.本地校验 | |
| | --------------------------------> | |
+--------+ +--------+看了我写的上一篇文章的同学应该是对上图有了比较全面的理解。① 和 ② 实际上就是一个 HTTP 的请求和响应，只不过我们在处理的过程中我们拿到的是没有经过解析的字符串。如：
GET /chat HTTP/1.1Host: server.example.com Origin: http://example.com
我们往常看到的请求是这个样子，当这东西到了服务器端，我们可以通过一些代码库直接拿到这些信息。
一、php 中处理 websocket
WebSocket 连接是由客户端主动发起的，所以一切要从客户端出发。第一步是要解析拿到客户端发过来的 Sec-WebSocket-Key 字符串。
GET /chat HTTP/1.1Host: server.example.com Upgrade: websocket Connection: UpgradeSec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==Origin: http://example.com Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat Sec-WebSocket-Version: 13
前文中也提到了 client 请求的格式（如上），首先 php 建立一个 socket 连接，监听端口的信息。
1. socket 连接的建立
关于 socket 套接字的建立，相信很多大学修过计算机网络的人都知道了，下面是一张连接建立的过程：
// 建立一个 socket 套接字$master = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP); socket_set_option($master, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1); socket_bind($master, $address, $port); socket_listen($master);
相比 node，这个地方的处理实在是太麻烦了，上面几行代码并未建立连接，只不过这些代码是建立一个 socket 套接字必须要写的东西。由于处理过程稍微有复杂，所以我把各种处理写进了一个类中，方便管理和调用。
//demo.php
Class WS {
var $master; // 连接 server 的 client
var $sockets = array(); // 不同状态的 socket 管理
var $handshake = false; // 判断是否握手
function __construct($address, $port){
// 建立一个 socket 套接字
$this->master = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)
or die("socket_create() failed");
socket_set_option($this->master, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
or die("socket_option() failed");
socket_bind($this->master, $address, $port)
or die("socket_bind() failed");
socket_listen($this->master, 2)
or die("socket_listen() failed");
$this->sockets[] = $this->master;
// debug
echo("Master socket : ".$this->master."\n");
while(true) {
//自动选择来消息的 socket 如果是握手 自动选择主机
$write = NULL;
$except = NULL;
socket_select($this->sockets, $write, $except, NULL);
foreach ($this->sockets as $socket) {
//连接主机的 client
if ($socket == $this->master){
$client = socket_accept($this->master);
if ($client < 0) {
// debug
echo "socket_accept() failed";
continue;
} else {
//connect($client);
array_push($this->sockets, $client);
echo "connect client\n";
}
} else {
$bytes = @socket_recv($socket,$buffer,2048,0);
if($bytes == 0) return;
if (!$this->handshake) {
// 如果没有握手，先握手回应
//doHandShake($socket, $buffer);
echo "shakeHands\n";
} else {
// 如果已经握手，直接接受数据，并处理
$buffer = decode($buffer);
//process($socket, $buffer);
echo "send file\n";
}
}
}
}
}
}
上面这段代码是经过我调试了的，没太大的问题，如果想测试的话，可以在 cmd 命令行中键入 php /path/to/demo.php;当然，上面只是一个类，如果要测试的话，还得新建一个实例。
$ws = new WS('localhost', 4000);
客户端代码可以稍微简单点：
var ws = new WebSocket("ws://localhost:4000");
ws.onopen = function(){
console.log("握手成功");
};
ws.onerror = function(){
console.log("error");
};运行服务器代码，当客户端连接的时候，我们可以看到：
通过上面的代码可以清晰的看到整个交流的过程。首先是建立连接，node 中这一步已经封装到了 net 和 http 模块，然后判断是否握手，如果没有的话，就 shakeHands。这里的握手我直接就 echo 了一个单词，表示进行了这个东西，前文我们提到过握手算法，这里就直接写了。
2. 提取 Sec-WebSocket-Key 信息
function getKey($req) {
$key = null;
if (preg_match("/Sec-WebSocket-Key: (.*)\r\n/", $req, $match)) {
$key = $match[1];
} return $key;
}这里比较简单，直接正则匹配，websocket 信息头一定包含 Sec-WebSocket-Key，所以我们匹配起来也比较快捷~
3. 加密 Sec-WebSocket-Key
function encry($req){
$key = $this->getKey($req);
$mask = "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11";
return base64_encode(sha1($key . '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11', true));
}将 SHA-1 加密后的字符串再进行一次 base64 加密。如果加密算法错误，客户端在进行校检的时候会直接报错：
4. 应答 Sec-WebSocket-Accept
function dohandshake($socket, $req){
// 获取加密key
$acceptKey = $this->encry($req);
$upgrade = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" .
"Upgrade: websocket\r\n" .
"Connection: Upgrade\r\n" .
"Sec-WebSocket-Accept: " . $acceptKey . "\r\n" .
"\r\n"; // 写入socket
socket_write(socket,$upgrade.chr(0), strlen($upgrade.chr(0)));
// 标记握手已经成功，下次接受数据采用数据帧格式
$this->handshake = true;
}这里千万要注意，每一个请求和相应的格式，最后有一个空行，也就是 \r\n，开始测试的时候把这东西给弄丢了，纠结了半天。
当客户端成功校检key后，会触发 onopen 函数：
5. 数据帧处理
// 解析数据帧
function decode($buffer) {
$len = $masks = $data = $decoded = null;
$len = ord($buffer[1]) & 127;
if ($len === 126) {
$masks = substr($buffer, 4, 4);
$data = substr($buffer, 8);
} else if ($len === 127) {
$masks = substr($buffer, 10, 4);
$data = substr($buffer, 14);
} else {
$masks = substr($buffer, 2, 4);
$data = substr($buffer, 6);
} for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
$decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
} return $decoded;
}这里涉及的编码问题在前文中已经提到过了，这里就不赘述，php 对字符处理的函数太多了，也记得不是特别清楚，这里就没有详细的介绍解码程序，直接把客户端发送的数据原样返回，可以算是一个聊天室的模式吧。
// 返回帧信息处理
function frame($s) {
$a = str_split($s, 125);
if (count($a) == 1) {
return "\x81" . chr(strlen($a[0])) . $a[0];
} $ns = ""; foreach ($a as $o) {
$ns .= "\x81" . chr(strlen($o)) . $o;
} return $ns;
}// 返回数据
function send($client, $msg){
$msg = $this->frame($msg);
socket_write($client, $msg, strlen($msg));
}客户端代码：
var ws = new WebSocket("ws://localhost:4000");
ws.onopen = function(){
console.log("握手成功");
};
ws.onmessage = function(e){
console.log("message:" + e.data);
};
ws.onerror = function(){
console.log("error");
};
ws.send("李靖");在连通之后发送数据，服务器原样返回：
二、注意问题
1. websocket 版本问题
客户端在握手时的请求中有Sec-WebSocket-Version: 13，这样的版本标识，这个是一个升级版本，现在的浏览器都是使用的这个版本。而以前的版本在数据加密的部分更加麻烦，它会发送两个key：
GET /chat HTTP/1.1Host: server.example.com Upgrade: websocket Connection: Upgrade Origin: http://example.com Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchatSec-WebSocket-Key1: xxxxSec-WebSocket-Key2: xxxx
如果是这种版本（比较老，已经没在使用了），需要通过下面的方式获取
function encry($key1,$key2,$l8b){ //Get the numbers preg_match_all('/([\d]+)/', $key1, $key1_num); preg_match_all('/([\d]+)/', $key2, $key2_num);
$key1_num = implode($key1_num[0]);
$key2_num = implode($key2_num[0]);
//Count spaces
preg_match_all('/([ ]+)/', $key1, $key1_spc);
preg_match_all('/([ ]+)/', $key2, $key2_spc);
if($key1_spc==0|$key2_spc==0){ $this->log("Invalid key");
return; } //Some math
$key1_sec = pack("N",$key1_num / $key1_spc);
$key2_sec = pack("N",$key2_num / $key2_spc);
return md5($key1_sec.$key2_sec.$l8b,1);
}只能无限吐槽这种验证方式！相比 nodeJs 的 websocket 操作方式：
//服务器程序var crypto = require('crypto');var WS = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11';
require('net').createServer(function(o){ var key;
o.on('data',function(e){ if(!key){ //握手
key = e.toString().match(/Sec-WebSocket-Key: (.+)/)[1];
key = crypto.createHash('sha1').update(key + WS).digest('base64');
o.write('HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n');
o.write('Upgrade: websocket\r\n');
o.write('Connection: Upgrade\r\n');
o.write('Sec-WebSocket-Accept: ' + key + '\r\n');
o.write('\r\n');
}else{
console.log(e);
};
});
}).listen(8000);多么简洁，多么方便！有谁还愿意使用 php 呢。。。。
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