WebSocket

目录

• 简介
• 握手过程
• 数据传输
  • • • 1.数据帧格式
• 关闭
• 相对HTTP协议的优点

简介

1. WebSocket是一种传输层使用TCP协议的应用层协议，允许全双工通信。主要使用场景是WebServer向WebClient（如浏览器）推送数据。

握手过程

1. 在客户端与服务端进行双工通信之前，需要完成握手过程。握手过程如下所示：
   1. 由WebClient向WebServer发送一个包

   GET / HTTP/1.1
   Host: 192.168.225.75:9000
   Connection: Upgrade
   Pragma: no-cache
   Cache-Control: no-cache
   User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/120.0.0.0 Safari/537.36
   Upgrade: websocket
   Origin: null
   Sec-WebSocket-Version: 13
   Accept-Encoding: gzip, deflate
   Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
   Sec-WebSocket-Key: gx4B0y0bSxU3VStAmlmGwQ==
   Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
   
   

   2. WebServer响应客户端

   HTTP/1.1 101 Switching Protocols
   Upgrade: websocket
   Connection: Upgrade
   Sec-WebSocket-Accept: JMxIno2O959kcOwylYIigQmRapw=
   
   

2. 注意到WebServer响应的报文中，存在一个Sec-WebSocket-Accept字段，这个字段表明服务端会初始化一个WebSocket连接。其计算方法如下：
   1. 将Sec-WebSocket-Key拼接"258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"形成新字符串str
   2. 进行hash计算：SHA1(str)
   3. base64编码：base64_encode(SHA1(str))

数据传输

在WebSocket协议中，使用数据帧进行数据的传输

1.数据帧格式

1. 数据帧格式如下所示：
   
2. Payload len字段：表示Payload Data的长度
   1. 其值为0-125，则表示Payload Data的长度
   2. 其值为126，则接下来的两个字节表示Payload Data的长度
   3. 其值为127，则接下来的8个字节表示Payload Data的长度
3. MASK字段：决定是否对Payload Data进行掩码操作，设置成1表示会使用Masking-key四字节的值对Payload Data进行掩码操作。在客户端发往服务端的数据帧中，这个字段的值必须为1，即Payload Data必须进行掩码操作 掩码操作伪码如下所示：

Payload Data[length]
Masking-key = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44};
for (int i = 0; i < LENGTH; ++i) {
    Payload Data[i] ^= Masking-key[i % 4]
}

4. FIN字段：表示当前数据帧是否为消息的最后一个切片

关闭

关闭WebSocket连接，需要将FIN字段设置为1

相对HTTP协议的优点

1. HTTP协议每次发送数据需要携带请求头或者响应头，而WebSocket协议包头长度支持可扩展，使用可变长大小表示包体的大小，如7bit，7+16bit，7+64bit。因此能够提升带宽利用率，携带比例更多的有效数据
2. WebSocket协议支持双向通信，并且保持连接状态

参考：WebSocket rfc6455文档