WebSocket入门

一、什么是WebSocket

WebSocket是和HTTP类似的可以实现全双工可持久连接通信的应用层协议。WebSocket 的最大特点就是，服务器可以主动向客户端推送信息，客户端也可以主动向服务器发送信息，是真正的双向平等对话。

持久连接通信：这里的持久通信能力指的是协议本身的能力，我们当然可以通过编程的方式实现这种功能，比如轮询的方式，但这种方式又麻烦又浪费性能。

 

二、为什么需要WebSocket

WebSocket主要是用来弥补HTTP协议在持久通信能力上的不足。

HTTP协议本身是无状态协议，每一个新的HTTP请求，只能通过客户端主动发起，通过 建立连接-->传输数据-->断开连接 的方式来传输数据，就是我们平时经常用到的Request和Response，传送完连接就断开了，也就是这次HTTP请求已经完全结束了，从下面的图中可以很直观的看出区别（虽然http1.1增加了keep-alive请求头可以通过一条通道请求多次，但本质上还是一样的）。并且服务器是不能主动给客户端发送数据的（因为之前的请求得到响应后连接就断开了，之后服务器根本不知道谁请求过），客户端也不会知道之前请求的任何信息。所以说，http协议本身是没有持久通信能力的，但是我们在实际的应用中，是很需要这种能力的，例如：即时聊天通信、多玩家游戏、在线协同编辑/编辑等等。

 

三、WebSocket的特点

• 建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。
• 与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。
• 数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。
• 可以发送文本，也可以发送二进制数据。
• 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。
• 协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。

四、WebSocket的原理

与HTTP协议一样，WebSocket协议也需要通过已建立的TCP连接来传输数据。具体实现上是通过HTTP协议建立通道，然后在此基础上用真正的WebSocket协议进行通信，所以WebSocket协议和http协议是有一定的交叉关系的。

接下来我们看一下WebSocket具体的请求内容：

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com

 

 

 其中请求头中重要的字段：

1. Connection和Upgrade：告诉服务器，客户端发起的是WebSocket协议请求

2. Sec_WebSocket-Protocol：是一个用户定义的字符串，用来区分同 URL 下，不同的服务所需要的协议

3. Sec-WebSocket-Key：是一个Base64编码值，由浏览器随机生成

4. Sec-WebSocket-Version：表明客户端所使用的协议版本

 

而得到的响应内容中重要的字段：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

1. Connection和Upgrade字段：与请求头中的作用相同

2. Sec-WebSocket-Accept：表明服务器接受了客户端的请求

五、关于WebSocket的兼容情况

WebSocket要求IIS的版本至少是8.0及以上，所以要求操作系统必须是Windows 2012 或 Windows 8及以上，并且需要在添加IIS角色时要勾选上安装WebSocket，如下图（以下截图来自Win10操作系统）：

 

 六、实战（基于.net core）

简单的服务器应答：WebSocketDemo