深入即时通讯开发协议WebSocket协议细节

WebSocket 是HTML5一种新的web通信技术,它真正实现了浏览器与服务器的全双工实时通信(full-duplex)。本文将详解介绍WebSocket的通信协议细节。

传统“长轮询”实现Web端即时通讯的问题

WebSocket出现之前,Web端为了实现即时通讯,所用的技术都是Ajax轮询(polling)。轮询是在特定的的时间间隔(如每1秒),由浏览器对服务器发出HTTP request,然后由服务器返回最新的数据给客服端的浏览器。这种传统的HTTP request 的模式带来很明显的缺点 – 浏览器需要不断的向服务器发出请求,然而HTTP request 的header是非常长的,里面包含的数据可能只是一个很小的值,这样会占用很多的带宽。

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,改变了原有的B/S模式。

浏览器端的websocket 发起的请求一般是:

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// javacsript

  var ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:4000");

  ws.onopen = function(){

    console.log("succeed");

  };

  ws.onerror = function(){

    console.log(“error”);

  };

  ws.onmessage = function(e){

  console.log(e);

  }

这个请求是对摸个服务器的端口发送的,一般的话,会预先在服务器将一个socket 绑定到一个端口上,客户端和服务器端在这个预定的端口上通信(我这里绑定的就是 4000 端口,默认情况下,websocke 使用 80 端口)。即时通讯聊天软件app开发可以加蔚可云的v:weikeyun24咨询

然后,在服务器端的socket监听到这个packet 之后就生成一个新的 socket,将发送过来的数据中的 Sec-WebSocket-Key 解析出来,然后按照把“Sec-WebSocket-Key”加上一个魔幻字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”。使用SHA-1加密,之后进行BASE-64编码,将结果作为“Sec-WebSocket-Accept”头的值,返回给客户端。

然后就会在这个持久的通道下进行通信,包括浏览器的询问,服务器的push,双方是在一个全双工的状态下相互通信。

WebSocket 通信协议

如上述的例子:切换后的websocket 协议中的 数据传输帧的格式(此时不再使用http协议) 官方文档给出的说明:

直接看这个,谁都会有点头大: 我画了一幅图来简单的解释这个 frame 的结构:

各字段的解释:

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FIN              1bit 表示信息的最后一帧,flag,也就是标记符
RSV 1-3        1bit each 以后备用的 默认都为 0
Opcode         4bit 帧类型,
Mask              1bit 掩码,是否加密数据,默认必须置为1
Payload len   7bit 数据的长度,当这个7 bit的数据 == 126 时,后面的2 个字节也是表示数     据长度,当它 == 127 时,后面的 8 个字节表示数据长度
Masking-key      1 or 4 bit 掩码
Payload data  playload len  bytes 数据


所以我们这里的代码,通过判断 Playload len的值,来用 substr 截取 Masking-key 和 PlayloadData。

根据掩码解析数据的方法是:

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for ( i = 0 ; i < data.length ; i++){
    orginalData += data[i]  ^  maskingKey[i mod 4 ];
}


在PHP中,当我们收到数据之后,按照这里的格式截取数据,并将其按照这里的方法解析后就得到了浏览器发送过来的数据。 当我们想把数据发送给浏览器时,也要按照这个格式组装frame。 这里是我的方法:

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function frame( $s ){
                   $a = str_split ( $s , 125);
                   if ( count ( $a ) == 1){
                           return "\x81" . chr ( strlen ( $a [0])) . $a [0];
                   }
                   $ns = "" ;
                   foreach ( $a as $o ){
                           $ns .= "\x81" . chr ( strlen ( $o )) . $o ;
                   }
                   return $ns ;
           }


强行将要发送的数据分割成 125 Byte / frame,这样 playload len 只需要 7 bits。也就是直接将数据的长度的ASCII 码拼接上去,然后后面跟上要发送的数据。 每一个 frame 前面加的 ‘\x81’ 用二进制就是: 1000 0001 1000 :

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2
1 是 FIN
000 是三个备用的bit

可以设置 opcode的值,来告诉浏览器这个frame的数据属性。

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