WebSocket协议

1.1 背景

1.2 协议概览

协议包含两部分：握手，数据传输。

客户端的握手如下：
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

服务端的握手如下：        HTTP/1.1 101 Switching Protocols        Upgrade: websocket        Connection: Upgrade        Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=        Sec-WebSocket-Protocol: chat

客户端和服务端都发送了握手，并且成功，数据传输即可开始。

1.3 发起握手

发起握手是为了兼容基于HTTP的服务端程序，这样一个端口可以同时处理HTTP客户端和WebSocket客户端

因此WebSocket客户端握手是一个HTTP Upgrade请求：        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

握手中的域的顺序是任意的。

5 数据帧

5.1 概述

WebScoket协议中，数据以帧序列的形式传输。

考虑到数据安全性，客户端向服务器传输的数据帧必须进行掩码处理。服务器若接收到未经过掩码处理的数据帧，则必须主动关闭连接。

服务器向客户端传输的数据帧一定不能进行掩码处理。客户端若接收到经过掩码处理的数据帧，则必须主动关闭连接。

针对上情况，发现错误的一方可向对方发送close帧（状态码是1002，表示协议错误），以关闭连接。

5.2 帧协议

WebSocket数据帧结构如下图所示：

      0                   1                   2                   3      0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1     +-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+     |F|R|R|R| opcode|M| Payload len |    Extended payload length    |     |I|S|S|S|  (4)  |A|     (7)     |             (16/64)           |     |N|V|V|V|       |S|             |   (if payload len==126/127)   |     | |1|2|3|       |K|             |                               |     +-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +     |     Extended payload length continued, if payload len == 127  |     + - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+     |                               |Masking-key, if MASK set to 1  |     +-------------------------------+-------------------------------+     | Masking-key (continued)       |          Payload Data         |     +-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +     :                     Payload Data continued ...                :     + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +     |                     Payload Data continued ...                |     +---------------------------------------------------------------+

FIN：1位表示这是消息的最后一帧（结束帧），一个消息由一个或多个数据帧构成。若消息由一帧构成，起始帧即结束帧。

RSV1，RSV2，RSV3：各1位MUST be 0 unless an extension is negotiated that defines meanings for non-zero values. If a nonzero value is received and none of the negotiated extensions defines the meaning of such a nonzero value, the receiving endpoint MUST _Fail the WebSocket Connection_.这里我翻译不好，大致意思是如果未定义扩展，各位是0；如果定义了扩展，即为非0值。如果接收的帧此处非0，扩展中却没有该值的定义，那么关闭连接。

OPCODE：4位解释PayloadData，如果接收到未知的opcode，接收端必须关闭连接。0x0表示附加数据帧0x1表示文本数据帧0x2表示二进制数据帧0x3-7暂时无定义，为以后的非控制帧保留0x8表示连接关闭0x9表示ping0xA表示pong0xB-F暂时无定义，为以后的控制帧保留

MASK：1位用于标识PayloadData是否经过掩码处理。如果是1，Masking-key域的数据即是掩码密钥，用于解码PayloadData。客户端发出的数据帧需要进行掩码处理，所以此位是1。

Payload length：7位，7+16位，7+64位PayloadData的长度（以字节为单位）。如果其值在0-125，则是payload的真实长度。如果值是126，则后面2个字节形成的16位无符号整型数的值是payload的真实长度。注意，网络字节序，需要转换。如果值是127，则后面8个字节形成的64位无符号整型数的值是payload的真实长度。注意，网络字节序，需要转换。长度表示遵循一个原则，用最少的字节表示长度（我理解是尽量减少不必要的传输）。举例说，payload真实长度是124，在0-125之间，必须用前7位表示；不允许长度1是126或127，然后长度2是124，这样违反原则。Payload长度是ExtensionData长度与ApplicationData长度之和。ExtensionData长度可能是0，这种情况下，Payload长度即是ApplicationData长度。

WebSocket协议规定数据通过帧序列传输。

客户端必须对其发送到服务器的所有帧进行掩码处理。

服务器一旦收到无掩码帧，将关闭连接。服务器可能发送一个状态码是1002（表示协议错误）的Close帧。

而服务器发送客户端的数据帧不做掩码处理，一旦客户端发现经过掩码处理的帧，将关闭连接。客户端可能使用状态码1002。

代码实现

https://github.com/OshynSong/web/blob/master/websocket.class.php

js代码：

var url = "ws://xxxx.baidu.com:8088";
var ws = new WebSocket(url);
ws.onopen = function(){
  console.log("握手成功，打开socket连接了。。。");
  console.log("ws.send(Websocket opened)");
  ws.send(("Websocket opened!"));
  ws.send('xxxxxxxxxx');
};
ws.onmessage = function(e){
  console.log("message:" + e.data);
};
ws.onclose = function(){
  console.log("断开socket连接了。。。");
};
ws.onerror = function(e){
  console.log("ERROR:" + e.data);
};