WebSocket 是一个持久化的协议,通过第一次 HTTP Request 建立连接之后,再把通信协议升级成 websocket,保持连接状态,后续的数据交换不需要再重复请求。websocket 可以看成一种类似 TCP/IP 的 socke t技术,在 web 应用中实现、并获得同 TCP/IP 通信一样的双向通信功能,因此客户端既和服务器可以发送消息也可以接收消息,同时还支持多路复用的功能,由于它借用了 HTTP 协议的一些概念,所以被称为 WebSocket。
webSocket API定义了web应用和服务器进行通信的公共接口,具体的构造函数创建对象、对象的属性、方法、事件及它的意义,在上一篇《HTML5(十一)——WebSocket 基础教程》文章中已详细介绍。
WebSocket 协议可分为两部分:握手阶段和数据通信阶段。
WebSocket 为应用层协议,定义在 TCP/IP 协议栈之上,连接服务器的 url 是以 ws 或 wss 开头的。ws 开头的默认TCP端口为80,wss 开头的默认端口为443。
ws(websocket)是不安全的,容易被窃听,只要别人知道你的ip和端口号,任何人都可以去连接通讯。
wss(web socket secure)是websocket的加密版本。
2.1、建立连接
客户端去与服务器建立 TCP 连接,客户端生成 websocket 对象,然后使用 API 建立连接,代码如下:
let ws=new WebSocket('ws://localhost:8888')
ws.onopen=function(){
console.log("连接")
}
2.2、握手阶段
客户端与服务器建立连接之后,客户端发送握手请求,随后服务器发送握手响应即完成握手阶段。
客户端握手请求如下:
'GET / HTTP/1.1',
'Host: localhost:8888',
'Connection: Upgrade',
'Pragma: no-cache',
'Cache-Control: no-cache',
'Upgrade: websocket',
'Origin: file://',
'Sec-WebSocket-Version: 13',
'Accept-Encoding: gzip, deflate, br',
'Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9',
'Sec-WebSocket-Key: In1aAp/ya9Lkv+tsUtXLXQ==',
'Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits',
服务器握手响应如下:
Status Code: 101 Switching Protocols
Connection: Upgrade
sec-websocket-Accept: HBMDBbZMiS59r3aAITpGtJ64Mfc=Upgrade: websocket
2.3、数据通讯
WebSocket 握手连接成功之后。可以使用 send 进行发送数据,onmessage 接收数据,如下发送“你好”:
let ws=new WebSocket('ws://localhost:8888')
ws.onopen=function(){
console.log("连接成功")
ws.send("你好")
}
ws.onmessage=function(res){
console.log('接收到的消息',res)
}
服务器打印接收到的数据,如:<Buffer 81 86 af 87 53 b4 4b 3a f3 51 0a 3a>。
websocket 在发送数据时,被组织为一串数据帧,然后进行发送。传送的帧包含两部分:数据帧和控制帧。数据帧可以携带文本数据或者二进制数据,控制帧包含关闭帧和 Ping/Pong 帧。
把接收到的buffer十六进制数据转成二进制数据,控制帧与上述各个类型帧进行对比解析其意义。
2.4、关闭连接
任何一端可以关闭连接。客户端关闭连接如下:
ws.close()
然后发送关闭帧给对方,通常会带有关闭连接的状态码,常见的状态码如下:
3.1、客户端创建websocket对象,并建立连接之后发送数据。其中 ws 地址根据后台服务端口对应。
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>Document</title>
</head>
<body>
<script>
let ws=new WebSocket('ws://localhost:8888')
ws.onopen=function(){
console.log("连接")
ws.send("你好")
}
ws.onmessage=function(res){
console.log('res',res)
}
</script>
</body>
</html>
3.2、使用 node.js 创建一个 websocket 服务,如创建一个serve.js文件,代码如下:
const http=require("http")
const net=require("net") //原生的websocket
const crypto=require('crypto') // 安全性校验
let serve=net.createServer(sock=>{
//只握手一次
sock.once('data',(data)=>{
console.log("hand shake start") // 开始握手
let str=data.toString();
let lines=str.split('\r\n')
//舍弃第一行和最后两行
lines=lines.slice(1,lines.length-2)
let headers={}
lines.forEach(line=>{
let [key,val]=line.split(': ')
headers[key.toLowerCase()]=val
})
if( headers['upgrade']!='websocket' ){
console.log("其他协议")
sock.end()
}else if(headers['sec-websocket-version']!=13){
console.log("版本不对")
sock.end()
}else{
let key=headers['sec-websocket-key']
let mask='258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
//sha1(key+mask) -> base64=>client
let hash=crypto.createHash('sha1')
hash.update(key+mask)
let key2=hash.digest('base64')
sock.write(`HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\nUpgrade:websocket\r\nConnection:Upgrade\r\nsec-websocket-Accept:${key2}\r\n\r\n` )
console.log("hand shake end") // 握手结束
//真正的数据
sock.on('data',res=>{
console.log("真正接收数据",res)
//数据解析
let FIN=res[0]&0x001;
let opcode=data[0]&0x0F0;
let msak=data[1]&0x001;
let payload=data[1]&0x0FE;
})
}
})
//断开
sock.on('end',()=>{
console.log("连接已断开")
})
})
serve.listen("8888")
使用命令 node serve.js 或node serve 启动服务,服务启动成功之后可以使用localhost:8888访问服务。
启动服务之后,访问前边创建的html文件访问websocket服务。
ebSocket 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。在 WebSocket API 中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就直接可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。可以说WebSocket的出现,使得浏览器具备了实时双向通信的能力
在 WebSocket API 中,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。
原来为了实现推送,很多公司用的是Ajax 轮询,即按照特定的时间间隔,由浏览器对服务器发出HTTP请求,然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点,即浏览器需要不断的向服务器发出请求,然而HTTP请求可能包含较长的头部,其中真正有效的数据可能只是很小的一部分,显然这样会浪费很多的带宽等资源。而websocket就可以解决这些问题。websocker有如下优点
HTML5 定义的 WebSocket 协议,能更好的节省服务器资源和带宽,并且能够更实时地进行通讯。
websocket在越来越多的公司开始开始使用,如推送,客服聊天之类的,今天推荐一个在线调试工具,使用起来超级方便,如果有更好的工具欢迎大家在下方留言,地址为:http://www.websocket-test.com/
还有并发压力测试工具等一系列实用功能
ebSocket 和 Socket 的区别就像Java和JavaScript,并没有什么太大的关系,但又不能说完全没关系。可以这么说:
Java和JavaScript的关系
当我们探讨两件事物的区别和联系时,我们想探讨些什么?
对这个问题最直接的解决方法应该是去了解Socket和WebSocket的来源和用法,那么它们的区别和联系就不言自明了。
Socket可以有很多意思,和IT较相关的本意大致是指在端到端的一个连接中,这两个端叫做Socket。对于IT从业者来说,它往往指的是TCP/IP网络环境中的两个连接端,大多数的API提供者(如操作系统,JDK)往往会提供基于这种概念的接口,所以对于开发者来说也往往是在说一种编程概念。同时,操作系统中进程间通信也有Socket的概念,但这个Socket就不是基于网络传输层的协议了。
操作系统中也有使用到Socket这个概念用来进行进程间通信,它和通常说的基于TCP/IP的Socket概念十分相似,代表了在操作系统中传输数据的两方,只是它不再基于网络协议,而是操作系统本身的文件系统。
通常所说的Socket API,是指操作系统中(也可能不是操作系统)提供的对于传输层(TCP/UDP)抽象的接口。现行的Socket API大致都是遵循了BSD Socket规范(包括Windows)。这里称规范其实不太准确,规范其实是POSIX,但BSD Unix中对于Socket的实现被广为使用,所以成为了实际的规范。如果你要使用HTTP来构建服务,那么就不需要关心Socket,如果你想基于TCP/IP来构建服务,那么Socket可能就是你会接触到的API。
在TCP/IP网络中HTTP的位置
从上图中可以看到,HTTP是基于传输层的TCP协议的,而Socket API也是,所以只是从使用上说,可以认为Socket和HTTP类似(但一个是成文的互联网协议,一个是一直沿用的一种编程概念),是对于传输层协议的另一种直接使用,因为按照设计,网络对用户的接口都应该在应用层。
和很多其他Internet上的事物一样,Socket这个名称来自于大名鼎鼎的ARPANET(Advanced Research Projects Agency),早期ARPANET中的Socket指的是一个源或者目的地址——大致就是今天我们所说的IP地址和端口号。最早的时候一个Socket指的是一个40位的数字(RFC33中说明了此用法,但在RFC36中并没有明确地说使用40位数字来标识一个地址),其中前32为指向的地址(socket number,大致相当于IP),后8位为发送数据的源(link,大致相当于端口号)。对他们的叫法有很多的版本,这里列举的并不严谨。
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随着ARPANET的发展,后来(RFC433,Socket Number List)socket number被明确地定义为一个40位的数字,其中后8位被用来制定某个特定的应用使用(比如1是Telnet)。这8位数有很多名字:link、socket name、AEN(another eight number,看到这个名字我也是醉了),工程师逗逼起来也是挺拼的。
后来在Internet的规范制定中,才真正的用起了port number这个词。至于为什么端口号是16位的,我想可能有两个原因,一是对于当时的工程师来说,如果每个端口号来标识一个程序,65535个端口号也差不多够用了。二可能是为了对齐吧,^_^!!。
在上边提到的历史中使用到的Socket,包括TCP文档中使用到的Socket,其实指的是网络传输中的一端,是一个虚拟化的概念。
上边简单叙述了Socket的意义,由于年代久远,很多事情也搞不了那么清楚。但WebSocket是一个很晚近的东西,可以让我们看到它是如何成为现在我们看到的这个样子的。
关于HTML5的故事很多人都是知道的,w3c放弃了HTML,然后有一群人(也有说是这些人供职的公司,不过官方的文档上是说的个人)创立了WHATWG组织来推动HTML语言的继续发展,同时,他们还发展了很多关于Web的技术标准,这些标准不断地被官方所接受。WebSocket就属于WHATWG发布的Web Application的一部分(即HTML5)的产物。
大约在08年的时候,WG的工程师在讨论网络环境中需要一种全双工的连接形式,刚开始一直叫做「TCPConnection」,并讨论了这种协议需要支持的功能,大致已经和我们今天看到的WebSocket差不多了。他们认为基于现有的HTTP之上的一些技术(如长轮询、Comet)并满足不了这种需求,有必要定义一个全新的协议。
在很多的关于HTML5或者WebSocket的文档中,都能看到一个名字,Hixie(Ian Hickson),他是WHATWG组织的发言人,曾供职于Netscape、Opera、Google,看工作的公司就知道这个人的背景了。
08年6月18日,一群WHATWG的工程师在讨论一些技术问题,一个工程师提到说「我们之前讨论的那个东西,不要叫TCPConnection 了,还是起个别的名字吧 」,接着几个名字被提及,DuplexConnection,TCPSocket,SocketConnection ,一个叫mcarter(Michael Carter )的工程师说他马上要写一篇关于Comet的文章,如果可以确定这个名称,想在文章中引用这个名字。
Socket一直以来都被人用来表示网络中一个连接的两端,考虑到怎么让工程师更容易接受,后来Hixie说了一句「我看WebSocket这个名字就很适合嘛(Hixie briefly pops back online to record that “WebSocket” would probably be a good new name for the TCPConnection object)」,大家都没有异议,紧接着mcarter在Comet Daily中发表了文章Independence Day: HTML5 WebSocket Liberates Comet From Hacks,后来随着各大浏览器对WebSocket的支持,它变成了实际的标准,IETF也沿用了这个名字。
下边是在WHATWG文档中对WebSocket接口的定义
enum BinaryType { "blob", "arraybuffer" };
[Constructor(USVString url, optional (DOMString or sequence<DOMString>) protocols=[]), Exposed=(Window,Worker)]
interface WebSocket : EventTarget {
readonly attribute USVString url;
// ready state
const unsigned short CONNECTING=0;
const unsigned short OPEN=1;
const unsigned short CLOSING=2;
const unsigned short CLOSED=3;
readonly attribute unsigned short readyState;
readonly attribute unsigned long long bufferedAmount;
// networking
attribute EventHandler onopen;
attribute EventHandler onerror;
attribute EventHandler onclose;
readonly attribute DOMString extensions;
readonly attribute DOMString protocol;
void close([Clamp] optional unsigned short code, optional USVString reason);
// messaging
attribute EventHandler onmessage;
attribute BinaryType binaryType;
void send(USVString data);
void send(Blob data);
void send(ArrayBuffer data);
void send(ArrayBufferView data);
};
大多数新技术的出现都是建立在已有技术的铺垫之上的,WebSocket内容的确定也是如此,其中就有Comet看不到的贡献,Comet是一个很有趣的技术,有兴趣可以看看这里
可以把WebSocket想象成HTTP,HTTP和Socket什么关系,WebSocket和Socket就是什么关系。
*请认真填写需求信息,我们会在24小时内与您取得联系。