Websocket

Posted 2022-08-27 fengxiaoyuan

1.Websocket解决了什么问题？

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议；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完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

以前是通过轮询的方式来查看服务器是否由内容更新，现在服务器可以直接将数据推送给客户端。可以节约很多的请求次数和带宽的消耗。

2.Websocket的约束

 

为什么说牺牲了简单性和可见性？

因为HTTP每一次请求都会带有大量的请求头部信息，每一次请求都是独立的。而Webscocket如果发来第二次请求的话，可能需要结合第一次请求的信息。所以在做负载均衡的时候会更麻烦一些。如上图：

兼容HTTP协议

默认使用80或443端口

协议升级

元数据对比：HTTP协议头部会存放元数据；由websocket上传输的应用层存放元数据。

基于帧：不是基于流（HTTP、TCP）,每一帧要么承载字符数据，要么承载二进制数据

基于浏览器的同源策略模型（非浏览器无效），可以使用Access-Control-Allow-Origin等头部

基于URI、子协议不同支持同主机、同端口上的多个服务

子协议：Sec-Websocket-Protocol:

代理服务器可以简单支持

3.Websocket的协议格式:

前两个字节一定是会存在的，即FIN、RSV1、RSV2、RSV3、opcode（4）、MASK、Payload len(7)

FIN：代表着消息的结尾。当存在消息分片的时候，即一个消息由多个数据帧组成，FIN=0代表消息还没有结束，FIN=1代表着一个消息结束。如果一个消息由一个数据帧构成。FIN直接等于1。

RSV1、RSV2、RSV3：默认为0，仅当使用extension扩展时，由扩展决定其值。

opcode:持续帧：数据格式和上一个相同；非控制帧：1代表传输的是文本，2代表传输的是二进制。控制帧：8代表关闭，9心跳帧ping，A心跳帧pong。心跳检测时会发送这两个帧。

 

4.如何从HTTP升级到Websocket

 

建立握手：

下图中的红色的信息是必选的，改请求必须是一个GET方法，基于HTTP/1.1的；头部必须是HOST头部；目前Sec-WebSocket-Version:后面都应该传13；Connection后面是keep-alive，Upgrade；Upgrade可能是websocket。（HTTP2.0时是不一样的？）

绿色的信息也是必选的，

通过下图的方式，使用Sec-Websocket-Key.其中GUID是写死的一段magic数字。

5.Websocket传递消息时的格式编码

6.掩码及其针对的代理污染攻击

 

浏览器的客户端消息一定要传递掩码的，即MASK为1，在MASKING-KEY中传递无法预测的随机数。服务器端传递的MASK为0时，不用传递掩码。

7.如何保持会话心跳

长连接的心跳保持：HTTP长连接只能基于简单的超时（例如65s），Websocket连接基于ping/pong心跳机制维持。

在定时器到达以后，可以发送心跳ping/pong。如果心跳存在我们依然保持连接。心跳不存在了，我们即可关闭连接。

心跳帧可以穿插在数据帧中传输，ping帧 opcode=9，可以包含数据；pong帧 opcode=A，必须与ping帧数据相同

8.如何关闭？

关闭会话的方式：

控制帧的关闭帧：正常情况下在TCP连接之上的双向关闭，发送关闭帧之后，不能再发送任何数据，接受到关闭帧后，不再接受任何到达的数据。如果TCP连接意外中断了，websocket的连接也就自然断了。

关闭帧：opcode=8，可以含有数据，但仅用于解释关闭会话的原因。前两个字节必须是无符号整型。

9.webscoket的状态？

0 ：对应常量CONNECTING (numeric value 0)
正在建立连接连接，还没有完成。The connection has not yet been established.
1 ：对应常量OPEN (numeric value 1)，
连接成功建立，可以进行通信。The WebSocket connection is established and communication is possible.
2 ：对应常量CLOSING (numeric value 2)
连接正在进行关闭握手，即将关闭。The connection is going through the closing handshake.
3 : 对应常量CLOSED (numeric value 3)
连接已经关闭或者根本没有建立。The connection has been closed or could not be opened.