Websocket 協議解析


WebSocket protocol 是HTML5一種新的協議。它是實現了瀏覽器與服務器全雙工通信(full-duplex)。

 
       現 很多網站為了實現即時通訊,所用的技術都是輪詢(polling)。輪詢是在特定的的時間間隔(如每1秒),由瀏覽器對服務器發出HTTP request,然后由服務器返回最新的數據給客服端的瀏覽器。這種傳統的HTTP request 的模式帶來很明顯的缺點 – 瀏覽器需要不斷的向服務器發出請求,然而HTTP request 的header是非常長的,里面包含的數據可能只是一個很小的值,這樣會占用很多的帶寬。
 
       而最比較新的技術去做輪詢的效果是Comet – 用了AJAX。但這種技術雖然可達到全雙工通信,但依然需要發出請求。
 
 
       在 WebSocket API,瀏覽器和服務器只需要要做一個握手的動作,然后,瀏覽器和服務器之間就形成了一條快速通道。兩者之間就直接可以數據互相傳送,改變了原有的B/S模式。
 

       在這里是關於Websocket在 php 中的實現,這篇文章里,我主要對websocket 協議進行一個簡單的介紹。

 

Websocket 業務模型

 

 

瀏覽器端的websocket 請求一般是

 

 // 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); 

  }

 

當 new 一個 websocket 對象之后,就會向服務器發送一個 get 請求

 

 

       這個請求是對摸個服務器的端口發送的,一般的話,會預先在服務器將一個socket 綁定到一個端口上,客戶端和服務器端在這個預定的端口上通信(我這里綁定的就是 4000 端口,默認情況下,websocke 使用 80 端口)。

 

       然 后,在服務器端的socket監聽到這個packet 之后就生成一個新的 socket,將發送過來的數據中的 Sec-WebSocket-Key 解析出來,然后按照把“Sec-WebSocket-Ke”加上一個魔幻字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA- C5AB0DC85B11”。使用SHA-1加密,之后進行BASE-64編碼,將結果做為“Sec-WebSocket-Accept”頭的值,返回給 客戶端。

 

       客戶端收到這個之后,就會將 通信協議 upgrade 到 websocket 協議。

 

 

       然后就會在這個持久的通道下進行通信,包括瀏覽器的詢問,服務器的push,雙方是在一個全雙工的狀態下相互通信。 切換后的websocket 協議中的 數據傳輸幀的格式(此時不再使用html協議) 官方文檔給出的說明:

 

 

       直接看這個,誰都會有點頭大: 我花了一幅圖來簡單的解釋這個 frame 的結構。

 

 

各字段的解釋:

 

FIN              1bit 表示信息的最后一幀,flag,也就是標記符

 

RSV 1-3        1bit each 以后備用的 默認都為 0

 

Opcode         4bit 幀類型,

 

Mask              1bit 掩碼,是否加密數據,默認必須置為1 

 

Payload len   7bit 數據的長度,當這個7 bit的數據 == 126 時,后面的2 個字節也是表示數     據長度,當它 == 127 時,后面的 8 個字節表示數據長度Masking-key      1 or 4 bit 掩碼Payload data  playload len  bytes 數據

 

       所以我們這里的代碼,通過判斷 Playload len的值,來用 substr 截取 Masking-key 和 PlayloadData。

 

       根據掩碼解析數據的方法是:

 

for( i = 0; i < data.length ; i++){

   orginalData += data[i]  ^  maskingKey[i mod 4]; 

}

 

       在PHP中,當我們收到數據之后,按照這里的格式截取數據,並將其按照這里的方法解析后就得到了瀏覽器發送過來的數據。 當我們想把數據發送給瀏覽器時,也要按照這個格式組裝frame。 這里是我的方法:

 

  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;

 }

 

       強 行將要發送的數據分割成 125 Byte / frame,這樣 playload len 只需要 7 bits。也就是直接將數據的長度的ascall碼拼接上去,然后后面跟上要發送的數據。 每一個 frame 前面加的 ‘\x81’ 用二進制就是: 1000 0001 1000 :

 

1 是 FIN

 

000 是三個備用的bit

 

0001 : 指的是 opcode 官方的解釋:

 

 

       可以設置 opcode的值,來告訴瀏覽器這個frame的數據屬性。


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