Web协议详解与抓包实战之WebSocket【二】

前言

《Web协议详解与抓包实战》课程学习，陶辉老师主讲

学习内容：

HTTP–TLS/SSL–TCP/IP自上而下根据应用学习web协议WebSocket详细知识
结合抓包工具实践验证：chrome下的network面板、Tcpdump、Wireshark

Wireshark中的捕获过滤器：BPF过滤器

expression表达式：有多个原语组成
- primitives 原语：有名称或数字，以及描述它的多个限定词组成
  - qualifiers限定词
    - Type：设置数字或者名称所指示类型，如 host www.baidu.com
      - host post
      - net 设置子网
      - portrange 端口范围
    - Dir：设置网络出入方向，如 dst port 80
      - src、dst、src or dst
      - 链路层限定词
    - Proto：指定协议类型，例如 udp
      - ip、ip6、udp、tcp等
    - 其他
      - gateway：指明网关IP地址
      - broadcast：广播报文
      - multicast：多播报文
      - less，greater：小于或者大于
- 原语运算符
  - 与：&&或者 and
  - 或：||或者 or
  - 非：!或者 not
- 例如：src or dst portrange 6000-8000 && tcp or ipv6
还可以基于协议域过滤，根据相关协议的具体报文格式进行条件限定

Wireshark中的显示过滤器

任何在报文细节面板中的解析出的字段名，都可以作为过滤属性
- 在视图-> 内部 -> 支持协议面板中，找到各字段名对应的属性名
过滤值比较符号
过滤值类型
多个表达式之间的组合
可视化操作界面，（显示过滤器的右边点击表达式即可打开）

WebSocket解决什么问题

背景：针对服务器的更新，客户端如何最快获取更新资源

在HTTP中，通常在客户端设置定时器轮询服务器是否更新，对网络带宽及服务器性能影响比较大，而WebSocket协议中服务器发生资源更新会立刻进行反向通知

chrome network面板中分析WebSocket

websocket测试工具：

WebSocket约束

WebSocket的成本

长连接的心跳保持
- HTTP长连接只能基于简单的超时
- WebSocket连接基于ping/pong心跳机制维持
兼容HTTP协议
- 默认使用80/443端口
- 协议升级
- 代理服务器可以简单支持

设计哲学：在Web约束下暴露TCP给上层

WebSocket协议格式

WebSocket帧格式示意图
数据帧格式
- RSV保留值
- 帧类型
ABNF描述的帧格式

如何从HTTP升级到WebSocket

URI格式

建立握手

wireshark抓到的握手包

GET /?encoding=text HTTP/1.1
Host: echo.websocket.org
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/85.0.4183.102 Safari/537.36
Upgrade: websocket
Origin: http://www.websocket.org
Sec-WebSocket-Version: 13
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
Cookie: _ga=GA1.2.693702036.1606204934; _gid=GA1.2.1767752127.1606204934; _gat=1
Sec-WebSocket-Key: 3LL/srKFKhCwEf6CWCsZtw==
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits

HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake
Access-Control-Allow-Credentials: true
Access-Control-Allow-Headers: content-type
Access-Control-Allow-Headers: authorization
Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-extensions
Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-version
Access-Control-Allow-Headers: x-websocket-protocol
Access-Control-Allow-Origin: http://www.websocket.org
Connection: Upgrade
Date: Tue, 24 Nov 2020 07:42:16 GMT
Sec-WebSocket-Accept: 12qI6yp0o4W1p8gnaMpdQJ6+qwo=
Server: Kaazing Gateway
Upgrade: websocket

红色字体表示基础必选字段
- 请求头字段Connection和Upgrade，相当于告诉服务端要申请切换到WebSocket协议
  - Connection头字段指定Upgrade、申请切换协议
  - Upgrade头字段指定为websocket、具体告诉服务端想切换的协议为WebSocket
蓝色表示跨域资源消息
涉及的头字段解释：

HTTP头	是否必须	解释
Host	是	服务端主机名
Upgrade	是	固定值，”websocket”
Connection	是	固定值，”Upgrade”
Sec-WebSocket-Key	是	客户端临时生成的16字节随机值, base64编码
Sec-WebSocket-Version	是	WebSocket协议版本
Origin	否	可选, 发起连接请求的源
Sec-WebSocket-Accept	是(服务端)	服务端识别连接生成的随机值
Sec-WebSocket-Protocol	否	可选，客户端支持的协议
Sec-WebSocket-Extensions	否	可选，扩展字段