websocket 初步认识

什么是websocket

WebSocket是web浏览器和服务器之间的一种全双工通信协议，其中WebSocket协议由IETF定位标准，WebSocket API由W3C定位标准。一旦Web客户端与服务器建立起连接，之后的全部数据通信都通过这个连接进行。通信过程中，支持发送JSON、XML、HTML或图片等任意格式的数据。

WS（WebSocket）与HTTP协议相比

相同点主要有：

• 都是基于TCP的应用层协议；
• 都使用Request/Response模型进行连接的建立；
• 在连接的建立过程中对错误的处理方式相关，在这阶段WS可能返回和HTTP相同的返回码
• 都可以在网络中传输数据

不同之处在于：

• WS使用HTTP来建立连接，但是定义了一系列新的header域，这些域在HTTP中并不会使用；
• WS的连接不能通过中间人来转发，它必须是一个直接连接——那网关如何转发？分别建立 client-网关、网关-upstream的连接？
• WS连接建立之后，通信双方都可以在任何时刻向另一方发送数据；
• WS连接建立之后，数据的传输使用帧来传递，不再需要Request消息
• WS的数据帧有序

主要特点

• 推送功能：服务器可以直接向客户端推送消息。
• 减少通信量：只要第一次建立连接，就可以一直进行通信，不像HTTP协议，需要频繁的建立请求，一问一答的模式。此外，WebSocket的头部数据也比较少。

握手协议

websocket是基于TCP的一个应用协议，与HTTP协议的关联之处在于websocket的握手数据被HTTP服务器当作HTTP包来处理，主要通过update request HTTP包建立起连接，之后的通信全部使用websocket自己的协议。

请求：TCP连接建立后，客户端发送websocket的握手请求，请求报文头部如下：

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

• 第一行为请求的方法，类型必须为GET，协议版本号必须大于1.1
• Upgrade字段必须包含，值为websocket
• Connection字段必须包含，值为Upgrade
• Sec-WebSocket-Key字段必须包含，记录着握手过程中必不可少的键值。
• Sec-WebSocket-Protocol字段必须包含，记录者使用的自协议
• Origin：作安全使用，防止跨站攻击，浏览器一般会使用这个来标志原始域。

响应：服务器接收到请求后，返回状态码101 Switching Protocols的响应。

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

• Sec-WebSocket-Accept字段是由握手请求中的Sec-WebSocket-Key字段生成的。

握手成功后，通信不再使用HTTP协议，而采用WebSocket独立的数据帧。

websocket连接关闭状态码表

状态码	名称	描述
0-999		保留段，未使用
1000	CLOSE_NORMAL	正常关闭
1001	CLOSE_GOING_AWAY	终端离开，可能因为服务端错误，也可能因为浏览器正从打卡连接的页面跳转离开
1002	CLOSE_PROTOCOL_ERROR	由于协议错误而断开连接
1003	CLOSE_SUPPORTED	由于收到不允许的数据而断开连接（例如：仅接收文本数据的终端接收了二进制数据）
1004		保留
1005	CLOSE_NO_STATUS	保留. 表示没有收到预期的状态码.
1006	CLOSE_ABNORMAL	保留. 用于期望收到状态码时连接非正常关闭 (也就是说, 没有发送关闭帧).
1007	Unsupported Data	由于收到了格式不符的数据而断开连接
1008	Policy Violation	由于收到不符合约定的数据而断开连接
1009	CLOSE_TOO_LARGE	由于收到过大的数据帧而断开连接
1010	Missing Extension	客户端期望服务器商定一个或者多个拓展，但服务器没有处理，因此客户端断开连接。
1011	Internal Error	客户端由于遇到没有预料的情况阻止其完成请求, 因此服务端断开连接.
1012	Service Restart	服务由于重启断开连接
1013	Try Again Later	服务器由于临时原因断开连接
1015	TLS Handshake	保留. 表示连接由于无法完成 TLS 握手而关闭 (例如无法验证服务器证书).

详见：https://wdd.js.org/websocket-close-reasons.html

附录

附录1: 全双工VS单工

• 全双工（Full Duplex）：是通信传输的一个术语。通信允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。全双工指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A-》B且B-》A）。例如，电话。

• 半双工（Half Duplex）：指一个时间段内只有一个动作发生。例如：对讲机。

• 单工：就是只允许甲方向乙方传送信息，而乙方不能向甲方传送。

附录2: Python Websockets Module has no attribute

报错：

AttributeError: module 'websocket' has no attribute 'WebSocket'

ws = websocket.WebSocket()

原因：安装错module，应该安装 websocket_client，而不是websocket

参考：https://stackoverflow.com/questions/40212252/python-websockets-module-has-no-attribute