websocket协议解析[RFC6455]

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网络/通信

正文

连接时握手

websocket的握手实际上就是给服务器发送一个GET请求，里面带上指定的header即可。

1、request例子：

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

（1）upgrade和Connection是请求握手时固定要填写的两个键值对。

（2）Sec-WebSocket-Key是一个16位的随机值，经过base64编码后生成。

（3）Sec-WebSocket-Version是使用的版本号。

（4）Sec-WebSocket-Protocol是选用的子协议，为可选字段，子协议是由websocket承载的协议。

2、response例子：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

（1）状态码为101的响应

（2）Sec-WebSocket-Accept是服务端利用Key和UUID拼接后再进行base64编码产生的一个值，客户端可进行验证。

这样，连接时握手就完成了。

数据帧

1、基础帧协议

因为一些安全的原因，从客户端发送到服务端的帧全部要与掩码进行异或运算过才有效，而服务端发送到客户端的帧不需要进行异或运算。

名称	长度	注释
FIN	1bit	标明这一帧是否是整个消息体的最后一帧
RSV1 RSV2 RSV3	1bit	保留位，必须为0，如果不为0，则标记为连接失败
opcode	4bit	定义这一帧的类型
MASK	1bit	标明承载的内容是否需要用掩码进行异或
Masking-key	0或4bytes	掩码异或运算用的key
Payload length	7bit or 7+16bit or 7+64bit	承载体的长度

2、opcode

数据包大体可分为两种，一种是字符数据包（string），一种是字节数据包（byte）。

值	定义
%x0	continuation frame，表明这个数据包是上一个数据包的延续。
%x1	text frame，数据包是一个字符帧
%x2	binary frame，数据包是一个字节帧
%x3-7	预留，非控制帧使用
%x8	关闭连接
%x9	ping，心跳请求
%xA	pong，心跳响应
%B-F	预留，供制帧使用

3、MASK

如果是客户端发送到服务端的数据包，我们需要使用掩码对payload的每一个字节进行异或运算，生成masked payload才能被服务器读取。

具体的运算其实很简单。

假设payload长度为pLen，mask-key长度为mLen，i作为payload的游标，j作为mask-key的游标，伪代码如下：

for (i = 0; i < pLen; i++){
    int j = i % mLen;
    maskedPayload[i] = payload[i] ^ maskKey[j];
}

4、payload长度

读取负载数据，需要知道读到哪里为止，这个过程稍微有点复杂：

（1）读取9-15位（包括9和15位本身），并转换为无符号整数，如果值小于或等于125，这个值就是长度；如果是126，请转到步骤2。如果127，请转到步骤3。

（2）读取接下来的16位并转换为无符号整数，并作为长度。

（3）读取接下来的64位并转换为无符号整数，并作为长度。

关闭连接时的握手

关闭连接的时候，只用发送一个opcode为0x08的帧，payload中前2个字节写入定义code，后续写入关闭连接的reason。

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