初探websocket

Posted 2020-11-24 rencoo

WebSocket是 html5开始提供的一种在单个 TCP连接上进行全双工通讯的协议。

WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。

在 WebSocket API 中，浏览器和服务器只需要做一个握手的动作，然后，浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。

WebSocket协议本质上是一个基于 TCP的应用层协议。

现在，很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是 Ajax轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP请求，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP请求可能包含较长的头部，其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，显然这样会浪费很多的带宽等资源。

HTML5定义的 WebSocket协议，能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯。(只需要发起一个用来为客户端和服务端建立WebSocket连接的HTTP请求，之后客户端和服务端就可以一直互相传送数据了)

为了建立一个 WebSocket连接，客户端浏览器首先要向服务器发起一个 HTTP请求，这个请求和通常的 HTTP请求不同，包含了一些附加头信息，其中附加头信息Upgrade: WebSocket表明这是一个申请协议升级的 HTTP请求，服务器端解析这些附加的头信息然后产生应答信息返回给客户端，客户端和服务器端的 WebSocket连接就建立起来了，双方就可以通过这个连接通道自由的传递信息，并且这个连接会持续存在直到客户端或者服务器端的某一方主动的关闭连接。

Websocket 使用 ws 或 wss 的统一资源标志符，类似于HTTPS，其中 wss 表示在 TLS(Transport Layer Security 安全传输层协议) 之上的 Websocket。如:

ws://example.com/wsapi
wss://secure.example.com/

Websocket使用和HTTP相同的 TCP 端口，可以绕过大多数防火墙的限制。默认情况下，Websocket协议使用 80 端口；运行在 TLS 之上时，默认使用 443 端口

一个典型的Websocket握手请求如下

客户端请求

GET / HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: example.com
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

服务器回应

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=
Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/

其中

• Connection必须设置 Upgrade，表示客户端希望连接升级。
• Upgrade字段必须设置 Websocket，表示希望升级到 Websocket协议。
• Sec-WebSocket-Key是随机的字符串，服务器端会用这些数据来构造出一个 SHA-1 的信息摘要。把 Sec-WebSocket-Key 加上一个特殊字符串 “258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”，然后计算 SHA-1 摘要，之后进行 BASE-64 编码，将结果做为 Sec-WebSocket-Accept头的值，返回给客户端。如此操作，可以尽量避免普通 HTTP请求被误认为 Websocket协议。
• Sec-WebSocket-Version 表示支持的 Websocket版本。RFC6455要求使用的版本是 13，之前草案的版本均应当弃用。
• Origin字段是可选的，通常用来表示在浏览器中发起此 Websocket连接所在的页面，类似于 Referer。但是，与 Referer不同的是，Origin只包含了协议和主机名称。(比如直接使用本地页面， Origin: file://)
• 其他一些定义在 HTTP协议中的字段，如 Cookie等，也可以在 Websocket中使用。在服务器方面，网上都有不同对websocket支持的服务器：php、Tomcat、node.js、nginx、Django、python等都对websokcet有支持

websocket和socket区别：

软件通信有七层结构，下三层结构偏向与数据通信，上三层更偏向于数据处理，中间的传输层则是连接上三层与下三层之间的桥梁，每一层都做不同的工作，上层协议依赖于下层协议。基于这个通信结构的概念。

Socket 其实并不是一个协议，是应用层与 TCP/IP 协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。当两台主机通信时，让 Socket去组织数据，以符合指定的协议。TCP连接则更依靠于底层的 IP 协议，IP协议的连接则依赖于链路层等更低层次。

WebSocket 则是一个典型的应用层协议。

总的来说：Socket 是传输控制层协议，WebSocket 是应用层协议。

使用nodejs实现websocket的例子，项目地址https://github.com/rencoo/My/tree/master/websocket