WebSocket介绍与原理

Posted 2022-02-16 prodigal

WebSocket 是一种双向通信协议，在建立连接后，WebSocket 服务器和 Browser/Client Agent 都能主动的向对方发送或接收数据，就像 Socket 一样；

WebSocket 需要类似 TCP 的客户端和服务器端通过握手连接，连接成功后才能相互通信。

目的：即时通讯，替代轮询

连接过程 —— 握手过程

1. 浏览器、服务器建立TCP连接，三次握手。这是通信的基础，传输控制层，若失败后续都不执行。
2. TCP连接成功后，浏览器通过HTTP协议向服务器传送WebSocket支持的版本号等信息。（开始前的HTTP握手）
3. 服务器收到客户端的握手请求后，同样采用HTTP协议回馈数据。
4. 当收到了连接成功的消息后，通过TCP通道进行传输通信。

WebSocket 机制

非 WebSocket 模式传统 HTTP 客户端与服务器的交互如下图所示：

图 1. 传统 HTTP 请求响应客户端服务器交互图

使用 WebSocket 模式客户端与服务器的交互如下图：

图 2.WebSocket 请求响应客户端服务器交互图

相对于传统 HTTP 每次请求-应答都需要客户端与服务端建立连接的模式，WebSocket 是类似 Socket 的 TCP 长连接的通讯模式，一旦 WebSocket 连接建立后，后续数据都以帧序列的形式传输。在客户端断开 WebSocket 连接或 Server 端断掉连接前，不需要客户端和服务端重新发起连接请求。

在海量并发及客户端与服务器交互负载流量大的情况下，极大的节省了网络带宽资源的消耗，有明显的性能优势，且客户端发送和接受消息是在同一个持久连接上发起，实时性优势明显。

WebSocket能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯，它建立在 TCP 之上，同 HTTP 一样通过 TCP 来传输数据。

WebSocket和 HTTP 最大不同是：

HTTP协议是非持久化的，单向的网络协议，在建立连接后只允许浏览器向服务器发出请求后，服务器才能返回相应的数据。这样的方法最明显的缺点就是需要不断的发送请求，而且通常HTTP request的Header是非常长的，为了传输一个很小的数据 需要付出巨大的代价，是很不合算的，占用了很多的宽带。会导致过多不必要的请求，浪费流量和服务器资源，每一次请求、应答，都浪费了一定流量在相同的头部信息上

然而WebSocket的出现可以弥补这一缺点。在WebSocket中，只需要服务器和浏览器通过HTTP协议进行一个握手的动作，然后单独建立一条TCP的通信通道进行数据的传送。

不同点

1. WebSocket是双向通信协议，模拟Socket协议，可以双向发送或接受信息。HTTP是单向的。
2. WebSocket是需要握手进行建立连接的。

相同点

1. 都是一样基于TCP的，都是可靠性传输协议。
2. 都是应用层协议。

原理

WebSocket同HTTP一样也是应用层的协议，但是它是一种双向通信协议，是建立在TCP之上的。

联系

WebSocket在建立握手时，数据是通过HTTP传输的。但是建立之后，在真正传输时候是不需要HTTP协议的。