WebSocket小叙

概述

刚看到WeSocket的时候，我以为是HTTP相关，但是在前两天搭了一个简单的Client之后, 我发现这不就是TCP长连接么? 建立连接->通信->断开连接. 直到今天, 我在调试的时候, 发现发出了HTTP请求, 我想, 事情可能不是我想的那样.

先来简单描述一下当时的情况

我用Python代码简单打了一个WebSocket 客户端, 想着试一试, 代码很简单, 就是这:

import websocket
import threading
import time

class Status:
    INIT = 'init'
    OPENED = 'opened'
    CLOSED = 'closed'

class WSTest:
    def __init__(self):
        self.thread = None
        self.ping_thread = None
        self.ws = None
        self.status = Status.INIT

    def send_message(self, message) -> bool:
        if self.status != Status.OPENED:
            return False
        self.ws.send(message)
        return True
    def close(self):
        self.ws.close()
        # 等待关闭
        for i in range(200):
            time.sleep(0.02)
            if self.status == Status.CLOSED:
                break
        if self.status != Status.CLOSED:
            return
        if self.ping_thread and self.ping_thread.is_alive():
            self.ping_thread.join()
    def run(self):
        def on_message(ws, message):
            print(message)
        def on_error(ws, error):
            print(error)
        def on_close(ws):
            print('关闭连接')
            self.status = Status.CLOSED
        def on_open(ws):
            self.status = Status.OPENED
        self.ws = websocket.WebSocketApp("ws://echo.websocket.org",
                                         on_open=on_open,
                                         on_message=on_message,
                                         on_close=on_close,
                                         on_error=on_error)
        self.ping_thread = threading.Thread(target=self.ws.run_forever, args=(None, None, 2, 5))
        self.ping_thread.start()

if __name__ == "__main__":
    ws = WSTest()
    ws.run()
    while True:
        s = input()
        if s == 'close':
            break
        ws.send_message(s)
    ws.close()

上面的ws://echo.websocket.org 是一个测试用的域名，你发送什么过去，他就会返回什么. 到这里我简单运行了一下，还可以．本来我想简单搭一个，能调通就得了呗，但是，手贱的我打开了wireshark. 我想看一下它的网络连接．　

wireshark抓包查看

首先，找到域名的IP

找到IP后就可以直接对IP进行过滤，找到接收和发送的数据包．直接过滤所有DNS解析请求，查找指定域名.

然后，针对地址对请求进行过滤

来来来，看到了什么？前面三个TCP请求是三次握手的请求，在三次握手之后的第一个请求是什么，HTTP????

看一下它的请求内容：

看到第一个Upgrade之后，我仿佛懂了．这个字段的含义是要将协议升级．后面跟着的就是websocket了，再看一下服务器的response．(后面那个TCP请求可以跳过，就是服务器告诉你它收到了).

响应内容虽然有不明白的地方，但是大概看来，是同意升级协议的意思了．再然后才是websocket通信内容，以及最后的挥手告别．

也就是说，websocket虽然能够实现双向通信，但是它的连接建立是从HTTP开始，然后升级协议来的？？

所以websocket的通信流程是：

1. 三次握手建立TCP通信
2. 发起HTTP请求，升级为websokcet协议
3. 开始websocket通信
4. 断开连接

如果把中间的websocket去掉，那就完全是HTTP协议了. 没想到websocket与HTTP是兄弟俩.

思考

既然WebSocket是基于HTTP协议建立的, 那么他的出现就一定是在HTTP之后, 这就说明它一定是为了解决HTTP的某些问题而出现的. 很显然: HTTP的单向通信限制, 服务器不能主动联系客户端

HTTP协议本身就是基于TCP的, 而TCP本身就是全双工通信的. 这感觉就像是他们借用了一下HTTP, 然后说咱们接下来就都用WebSocket吧.

那么问题来了, 既然要实现这种长连接, 为什么还要借助HTTP之手, 直接TCP建立连接不行么? 查了一下, 发现是为了兼容. 因为WebSocket就是为了解决HTTP协议问题, 也就是说主要运行在之前HTTP的场景中, 而为了兼容现有浏览器的握手规范, 所以借助了HTTP协议来完成握手.

WebSocket协议是: ws 和 wss. 其区别与 http 和 https 相同. wss 就是在 ws 的通信过程中再套一层TLS/SSL 协议.

那么WebSocket有哪些应用场景呢?

可以这么说, 在原来使用HTTP协议进行轮训的场景, 都可以使用WebSocket替换.

• 在线聊天
• 直播
• 在线多人游戏
• 等等....

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最后, 记一下建立连接的HTTP请求的头信息

request

• connection: Upgrade 升级协议
• Upgrade: websocket 指定升级为WebSocket协议
• Sec-WebSocket-Key:　用于判断客户端是否有权升级协议
• Sec-WebSocket-Version：指定WebSocket 版本

response

• Upgrade: websocket 成功升级协议
• Sec-WebSocket-Accept: 通过Sec-WebSocket-Key计算得来