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  • websocket通讯协议(10版本)简介

    前言:

    工作中用到了websocket 协议10版本的,英文的协议请看这里:

    http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-hybi-thewebsocketprotocol-10

    这篇文章相当于工作的总结吧。

          首先, 你需要简单了解一下为什么会诞生websocket通讯协议,web上的通讯一般都是基于HTTP(超文本传输协议)的通讯,故而没有建立长时间的网络连接的方法,一般的通讯都是这样子的:

                                        请求

                   浏览器--------------------->服务器

                          <-----------------------

                                         响应

          这种连接都是客户端发起的,服务器回复数据后关闭连接。

          就好像你用浏览器访问百度输入www.baidu.com后,浏览器发起请求,百度的服务器将该页面的html超文本传给你的浏览器后关闭连接。

          这种连接时间很短的, 而且服务器无法主动传送数据。

    举几个例子:

          优酷, 土豆这些网站可以在网上播放电影,播放电影需要持续传送数据的,故只能内嵌flash播放器,用flash中的flash socket持续传送数据。

          用html, js等编写一个及时聊天软件是很困难的,关键就在于不能建立持续的连接,服务器不能主动传送数据给客户端。只能隔一段时间客户端发起请求主动询问服务器有无数据?

    websocket可以建立稳定的连接,能解决上述的问题。

    先说下原理,稍后会把代码文件穿上来给大家下载。

    websocket通讯过程:

    1.客户端发起连接请求

    websocket客户端首先发起一个连接请求,发送的数据格式如下:

    GET /10.15.1.218:12345/chat?key=value

    HTTP/1.1 Upgrade: websocket Connection: Upgrade Host: 10.15.1.218:12345 Sec-WebSocket-Origin: null Sec-WebSocket-Key: 4tAjitqO9So2Wu8lkrsq3w== Sec-WebSocket-Version: 8

    这是类似于HTTP的头,注意每行数据结尾结束符是" ", 最后的结束符是" "。

    请求头第1行详解:

    “GET /”后面是服务器的IP和端口(10.15.1.218:12345)必须有。'/'的后面是你自己字符串,(chat),随便你传什么,这部分是可选的。字符串 ‘?’后面是一些参数(key=value),是什么你自己定义, 这部分也是可选的。像下面这三种都是合法的:

                                           GET /10.15.1.218:12345

                               或者

                                           GET /10.15.1.218:12345/chat

                               或者

                                           GET /10.15.1.218:12345/chat?key=value

    第2, 3, 4, 5, 6行:

    HTTP/1.1 Upgrade: websocket Connection: Upgrade Host: 10.15.1.218:12345 Sec-WebSocket-Origin: null

    这些都基本是固定的格式与内容,Host: 后面是服务器(被连接者)的IP和Port。

    第7行:

    Sec-WebSocket-Key: 4tAjitqO9So2Wu8lkrsq3w==
          Sec-WebSocket-Key后面的那一串东西,那一串长度为24的字符串是客户端随机生成的,我们暂时叫他cli_key,服务器必须用它经过一定的运算规则生成服务器端的key,暂时叫做ser_key,然后把ser_key发回去,客户端验证正确后,握手成功!

    第8行:

    Sec-WebSocket-Version: 8

    之所以版本为8的原因,我不太清楚。10版本的通讯协议中客户端发出的都是8。

    chrome 14浏览器中实现了websocket客户端,不用自己实现。可以去下载一个,当websocket客户端用。

    2.制作服务端的密钥

    我们的服务器将key1(长度24)截取出来

                               4tAjitqO9So2Wu8lkrsq3w==

    用它和自定义的一个字符串(长度36):

                               258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11

    连接起来,像这样:

                               4tAjitqO9So2Wu8lkrsq3w==258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11

    然后把这一长串经过SHA-1算法加密,得到长度为20字节的二进制数据,

    再将这些数据经过Base64编码,最终得到服务端的密钥,也就是ser_key:

                                bEVeGLZrb9fS3Rj8WzExJdCsedg=

    3.服务端返回密钥

    然后需要把密钥返回给客户端,完成握手,发送的数据格式如下:

    HTTP/1.1 101 Switching Protocols

    Upgrade: websocket

    Connection: Upgrade

    Sec-WebSocket-Accept: bEVeGLZrb9fS3Rj8WzExJdCsedg=

    至此,算是握手成功了!

    4.传输数据(简单的介绍数据长度小于126的数据传输,传输大于等于126字节的数据头部(head)可就不止2个字节了,去看英文文档中介绍头部的部分)

                                必须有掩码

               客户端----------------------->服务器

                      <-----------------------

                              掩码(可选)

    协议中规定客户端发向服务器的数据必须有掩码,比如需要发送一个字符串“Hello”,

    “Hello“的ascii码:

                             H        e              l            l            o

    十六进制         0x48     0x65        0x6c     0x6c     0x6f

    十进制             72        101          108      108       111

    但是实际发出的数据是这样的:

    ------------------head-----掩码0----1-------2-------3-----H----e-----l------l-------o--------------

                     0x81 0x85   0x37  0xfa   0x21    0x3d 0x7f 0x9f 0x4d 0x51 0x58

    head头部我不在这里说了,需要很多文字才能说明,自己去英文协议中相关地方查看一下吧,head后是4字节的掩码,随机生成的,再后面是数据了,你可能发现数据变了,这些数据是 hello的ascii码和掩码做异或运算算出来的。

    运算规则是这样的, 第零个字符'H'和第零个掩码异或, 第一个字符'e'和第一个掩码异或......

    其实就是用c语言表示就是res = str[n]^mask[n%4]

    服务器发出数据可以有掩码, 也可以没有掩码

    发出一个“Hello”字符串可以发出和客户端一样的数据,也可以发出像下面的无掩码的:

                     0x81 0x05 0x48 0x65 0x6c 0x6c 0x6f                                      H       e       l        l       o

    这就是头部信息加上原始数据啦。

    5. 关闭连接

    这部分很简单,或许你可以去英文协议中找到它看一看。

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