[网络协议]WebSocket协议

????????WebSocket本身是基于TCP协议的,它将 TCP 的 Socket(套接字)应用在了web page上，从而使通信双方建立起一个保持在活动状态连接通道，并且属于全双工（双方同时进行双向通信）。

原理:?

? ? ?它是先借用 HTTP协议 的 101 switch protocol 来达到协议转换的，从HTTP协议切换成WebSocket通信协议。

特点：

? ? ?1.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，属于服务器推送技术的一种。其他特点包括：

? ? ? 2.建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。

? ? ? 3.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。

? ? ? 4.数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。

? ? ??5. 可以发送文本，也可以发送二进制数据。

? ? ? 6.没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。

? ? ? 7.协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL。

握手:

客户端握手形式如下：

GET Test HTTP/1.1 
Connection: Upgrade 
Host: 118.222.33.44:8080 
Sec-WebSocket-Key: Cuv8mYjZOwUCbL0MiUFAwA== 
Sec-WebSocket-Version: 13 
Upgrade: websocket 

请求字段意义如下：

????????Connection: Upgrade：表示Upgrade是一个hop-by-hop的字段，这个字段是给proxy看的

如果没有该字段

????????Upgrade: websocket：表示要升级到 websocket 协议。这个字段是给最终处理请求的程序看的。

????????Sec-WebSocket-Version: 13：表示 websocket 的版本。如果服务端不支持该版本，需要返回一个?Sec-WebSocket-Versionheader?，里面包含服务端支持的版本号。

????????Sec-WebSocket-Key：与后面服务端响应数据的?Sec-WebSocket-Accept是配套的，其值是16字节的随机数的被base64编码后的值。

? ? ? ?服务器响应客户端握手请求形式如下：

????????????????

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection:Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Accept: Oy4NRAQ13jhfONC7bP8dTKb4PTU=

????????Sec-WebSocket-Accept：根据客户端请求的Sec-WebSocket-Key计算出来。

计算公式为：

将?Sec-WebSocket-Key跟258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11拼接。再进行SHA1加密和BASE64编码得到的值。

数据传输

数据帧格式

FIN：1 个比特。

如果是 1，表示这是?消息（message）的最后一个分片（fragment），如果是 0，表示不是是?消息（message）的最后一个?分片（fragment）。

RSV1, RSV2, RSV3：各占 1 个比特。

一般情况下全为 0。当客户端、服务端协商采用 WebSocket 扩展时，这三个标志位可以非 0，且值的含义由扩展进行定义。如果出现非零的值，且并没有采用 WebSocket 扩展，连接出错。

Opcode: 4 个比特。

操作代码，Opcode 的值决定了应该如何解析后续的?数据载荷（data payload）。如果操作代码是不认识的，那么接收端应该?断开连接（fail the connection）。可选的操作代码如下：

• %x0：表示一个延续帧。当 Opcode 为 0 时，表示本次数据传输采用了数据分片，当前收到的数据帧为其中一个数据分片。
• %x1：表示这是一个文本帧（frame）
• %x2：表示这是一个二进制帧（frame）
• %x3-7：保留的操作代码，用于后续定义的非控制帧。
• %x8：表示连接断开。
• %x8：表示这是一个 ping 操作。
• %xA：表示这是一个 pong 操作。
• %xB-F：保留的操作代码，用于后续定义的控制帧。

Mask: 1 个比特。

表示是否要对数据载荷进行掩码操作。从客户端向服务端发送数据时，需要对数据进行掩码操作；从服务端向客户端发送数据时，不需要对数据进行掩码操作。

如果服务端接收到的数据没有进行过掩码操作，服务端需要断开连接。

如果 Mask 是 1，那么在?Masking-key?中会定义一个?掩码键（masking key），并用这个掩码键来对数据载荷进行反掩码。所有客户端发送到服务端的数据帧，Mask 都是 1。

Payload length：数据载荷的长度

单位是字节。为 7 位，或 7+16 位，或 1+64 位。

假设数 Payload length === x，如果

• x 为 0~126：数据的长度为 x 字节。
• x 为 126：后续 2 个字节代表一个 16 位的无符号整数，该无符号整数的值为数据的长度。
• x 为 127：后续 8 个字节代表一个 64 位的无符号整数（最高位为 0），该无符号整数的值为数据的长度。

此外，如果?payload length?占用了多个字节的话，payload length?的二进制表达采用?网络序（big endian，重要的位在前）。

Masking-key：0 或 4 字节（32 位）

所有从客户端传送到服务端的数据帧，数据载荷都进行了掩码操作，Mask 为 1，且携带了 4 字节的Masking-Key。如果 Mask 为 0，则没有Masking-Key。

备注：载荷数据的长度，不包括 mask key 的长度。

Payload data：(x+y) 字节

载荷数据：包括了扩展数据、应用数据。其中，扩展数据 x 字节，应用数据 y 字节。

扩展数据：如果没有协商使用扩展的话，扩展数据数据为 0 字节。所有的扩展都必须声明扩展数据的长度，或者可以如何计算出扩展数据的长度。此外，扩展如何使用必须在握手阶段就协商好。如果扩展数据存在，那么载荷数据长度必须将扩展数据的长度包含在内。

应用数据：任意的应用数据，在扩展数据之后（如果存在扩展数据），占据了数据帧剩余的位置。载荷数据长度 减去 扩展数据长度，就得到应用数据的长度。

掩码对传输数据的处理：

Masking-Key表示掩码数据

Real-Data表示需要传输数据

MaskDeal-data表示掩码处理后的数据

i 表示处理数据的第几个字节

j = i % 4

MaskDeal-data[i] =?Real-Data[i] ^?Masking-Key[j]

状态码: