搞懂WebSocket原理

更新日期: 2019-03-03阅读: 1.7k标签: WebSocket

一、websocket与http

WebSocket是html5出的东西(协议),也就是说HTTP协议没有变化,或者说没关系,但HTTP是不支持持久连接的(长连接,循环连接的不算)

首先HTTP有 1.1 和 1.0 之说,也就是所谓的 keep-alive ,把多个HTTP请求合并为一个,但是 Websocket 其实是一个新协议,跟HTTP协议基本没有关系,只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已,也就是说它是HTTP协议上的一种补充可以通过这样一张图理解


有交集,但是并不是全部。另外Html5是指的一系列新的api,或者说新规范,新技术。Http协议本身只有1.0和1.1,而且跟Html本身没有直接关系。。
通俗来说,你可以用HTTP协议传输非Html数据,就是这样。再简单来说,层级不一样。


1. 启动服务端

import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock.bind((‘127.0.0.1‘, 8002))
sock.listen(5)
# 等待用户连接
conn, address = sock.accept()
...
...
...

启动Socket服务器后,等待用户【连接】,然后进行收发数据。


2. 客户端连接

<script type="text/javascript">
    var socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8002/xxoo");
    ...
</script>

当客户端向服务端发送连接请求时,不仅连接还会发送【握手】信息,并等待服务端响应,至此连接才创建成功!


3. 建立握手

import socket
 
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock.bind((‘127.0.0.1‘, 8002))
sock.listen(5)
# 获取客户端socket对象
conn, address = sock.accept()
# 获取客户端的【握手】信息
data = conn.recv(1024)
...
...
...
conn.send(‘响应【握手】信息‘)

请求和响应的【握手】信息需要遵循规则:

  • 从请求【握手】信息中提取 Sec-WebSocket-Key
  • 利用magic_string 和 Sec-WebSocket-Key 进行hmac1加密,再进行base64加密
  • 将加密结果响应给客户端

注:magic string为:258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11

首先我们来看个典型的 Websocket 握手信息

GET /chatsocket HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8002
Connection: Upgrade
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Upgrade: websocket
Origin: http://localhost:63342
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Key: mnwFxiOlctXFN/DeMt1Amg==
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits
...
...

熟悉HTTP的童鞋可能发现了,这段类似HTTP协议的握手请求中,多了几个东西。我会顺便讲解下作用。

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

这个就是Websocket的核心了,告诉 Apache 、 Nginx 等服务器:注意啦,我发起的是Websocket协议,快点帮我找到对应的助理处理。

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

首先, Sec-WebSocket-Key 是一个 Base64 encode 的值,这个是浏览器随机生成的,告诉服务器:泥煤,不要忽悠窝,我要验证尼是不是真的是Websocket助理。

然后, 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。简单理解:今晚我要服务A,别搞错啦~

最后, Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的 Websocket Draft (协议版本)。


***握手需要提取Sec-WebSocket-Key值并加密:

import socket
import base64
import hashlib
 
def get_headers(data):
    """
    将请求头格式化成字典
    :param data:
    :return:
    """
    header_dict = {}
    data = str(data, encoding=‘utf-8‘)
 
    for i in data.split(‘\r\n‘):
        print(i)
    header, body = data.split(‘\r\n\r\n‘, 1)
    header_list = header.split(‘\r\n‘)
    for i in range(0, len(header_list)):
        if i == 0:
            if len(header_list[i].split(‘ ‘)) == 3:
                header_dict[‘method‘], header_dict[‘url‘], header_dict[‘protocol‘] = header_list[i].split(‘ ‘)
        else:
            k, v = header_list[i].split(‘:‘, 1)
            header_dict[k] = v.strip()
    return header_dict
 
 
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock.bind((‘127.0.0.1‘, 8002))
sock.listen(5)
 
conn, address = sock.accept()
data = conn.recv(1024)
headers = get_headers(data) # 提取请求头信息
# 对请求头中的sec-websocket-key进行加密
response_tpl = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"       "Upgrade:websocket\r\n"       "Connection: Upgrade\r\n"       "Sec-WebSocket-Accept: %s\r\n"       "WebSocket-Location: ws://%s%s\r\n\r\n"
magic_string = ‘258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11‘
value = headers[‘Sec-WebSocket-Key‘] + magic_string
ac = base64.b64encode(hashlib.sha1(value.encode(‘utf-8‘)).digest())
response_str = response_tpl % (ac.decode(‘utf-8‘), headers[‘Host‘], headers[‘url‘])
# 响应【握手】信息
conn.send(bytes(response_str, encoding=‘utf-8‘))
...
...
...
建立握手


链接: https://www.fly63.com/article/detial/2197

利用websocket监控服务器

websocket是实现浏览器和web服务器沟通的一个好方法。一个比较好的使用方法就是在web网页上使用websocket,然后再起一个webdocketd服务器。

基于WebSocket实现网页聊天室

HTML5定义了WebSocket协议,能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯。在 WebSocket API,浏览器和服务器只需要做一个握手的动作,然后,浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。

WebSocket简介_WebSocket 快速入门

WebSocket是基于TCP的一种新的网络协议,并在2011年被IETF定为标准的全双工通信协议,它实现了客户端与服务器全双工通信。 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。

WebSocket 与 Polling , Long-Polling , Streaming 的比较!

Web Sockets定义了一种在通过一个单一的 socket 在网络上进行全双工通讯的通道。它不仅仅是传统的 HTTP 通讯的一个增量的提高,尤其对于实时、事件驱动的应用来说是一个飞跃。

理解WebSocket心跳及重连机制

在使用websocket的过程中,有时候会遇到网络断开的情况,但是在网络断开的时候服务器端并没有触发onclose的事件。这样会有:服务器会继续向客户端发送多余的链接,并且这些数据还会丢失

websocket通信failed to execute send问题的解决

在建立web socket通信后,发送数据时,出现下图所示现象:要明白这个问题产生的原因,就需要了解websocket的几个状态。通常在实例化一个websocket对象之后,客户端就会与服务器进行连接

WebSocket 和 HTTP 的区别

在 websocket 出现之前,为了实现 web 端的实时通信,通常采用的是 Ajax 轮询技术,(轮询是在特定的时间间隔内,由浏览器向服务器发送 HTTP 请求,再由服务器返回最新的数据)

websocket无法注入问题解决方案

websocket服务端往往需要和服务层打交道,因此需要将服务层的一些bean注入到websocket实现类中使用,但是呢,websocket实现类虽然顶部加上了@Component注解,依然无法通过@Resource和@Autowire注入spring容器管理下的bean

websocket对象及方法

以下 API 用于创建 WebSocket 对象。以上代码中的第一个参数 url, 指定连接的 URL。第二个参数 protocol 是可选的,指定了可接受的子协议。以下是 WebSocket 对象的属性。

vue封装websocket心跳包

WebSocket 是 HTML5 开始提供的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议。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

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