• 细说websocket


    下面我画了一个图演示 client 和 server 之间建立 websocket 连接时握手部分,这个部分在 node 中可以十分轻松的完成,因为 node 提供的 net 模块已经对 socket 套接字做了封装处理,开发者使用的时候只需要考虑数据的交互而不用处理连接的建立。而 php 没有,从 socket 的连接、建立、绑定、监听等,这些都需要我们自己去操作,所以有必要拿出来再说一说。

        +--------+    1.发送Sec-WebSocket-Key        +---------+
        |        | --------------------------------> |        |
        |        |    2.加密返回Sec-WebSocket-Accept  |        |
        | client | <-------------------------------- | server |
        |        |    3.本地校验                      |        |
        |        | --------------------------------> |        |
        +--------+                                   +--------+

    看了我写的上一篇文章的同学应该是对上图有了比较全面的理解。① 和 ② 实际上就是一个 HTTP 的请求和响应,只不过我们在处理的过程中我们拿到的是没有经过解析的字符串。如:

    GET /chat HTTP/1.1
    Host: server.example.com
    Origin: http://example.com

    我们往常看到的请求是这个样子,当这东西到了服务器端,我们可以通过一些代码库直接拿到这些信息。

    一、php 中处理 websocket

    WebSocket 连接是由客户端主动发起的,所以一切要从客户端出发。第一步是要解析拿到客户端发过来的 Sec-WebSocket-Key 字符串。

    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

    前文中也提到了 client 请求的格式(如上),首先 php 建立一个 socket 连接,监听端口的信息。

    1. socket 连接的建立

    关于 socket 套接字的建立,相信很多大学修过计算机网络的人都知道了,下面是一张连接建立的过程:

    // 建立一个 socket 套接字
    $master = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
    socket_set_option($master, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);
    socket_bind($master, $address, $port);
    socket_listen($master);

    相比 node,这个地方的处理实在是太麻烦了,上面几行代码并未建立连接,只不过这些代码是建立一个 socket 套接字必须要写的东西。由于处理过程稍微有复杂,所以我把各种处理写进了一个类中,方便管理和调用。

     demo.php 握手连接测试代码

    上面这段代码是经过我调试了的,没太大的问题,如果想测试的话,可以在 cmd 命令行中键入 php /path/to/demo.php;当然,上面只是一个类,如果要测试的话,还得新建一个实例。

    $ws = new WS('localhost', 4000);

    客户端代码可以稍微简单点:

    var ws = new WebSocket("ws://localhost:4000");
    ws.onopen = function(){
        console.log("握手成功");
    };
    ws.onerror = function(){
        console.log("error");
    };

    运行服务器代码,当客户端连接的时候,我们可以看到:

    通过上面的代码可以清晰的看到整个交流的过程。首先是建立连接,node 中这一步已经封装到了 net 和 http 模块,然后判断是否握手,如果没有的话,就 shakeHands。这里的握手我直接就 echo 了一个单词,表示进行了这个东西,前文我们提到过握手算法,这里就直接写了。

    2. 提取 Sec-WebSocket-Key 信息

    function getKey($req) {
        $key = null;
        if (preg_match("/Sec-WebSocket-Key: (.*)
    /", $req, $match)) { 
            $key = $match[1]; 
        }
        return $key;
    }

    这里比较简单,直接正则匹配,websocket 信息头一定包含 Sec-WebSocket-Key,所以我们匹配起来也比较快捷~

    3. 加密 Sec-WebSocket-Key

    function encry($req){
        $key = $this->getKey($req);
        $mask = "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11";
    
        return base64_encode(sha1($key . '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11', true));
    }

    将 SHA-1 加密后的字符串再进行一次 base64 加密。如果加密算法错误,客户端在进行校检的时候会直接报错:

    4. 应答 Sec-WebSocket-Accept

    function dohandshake($socket, $req){
        // 获取加密key
        $acceptKey = $this->encry($req);
        $upgrade = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols
    " .
                   "Upgrade: websocket
    " .
                   "Connection: Upgrade
    " .
                   "Sec-WebSocket-Accept: " . $acceptKey . "
    " .
                   "
    ";
    
        // 写入socket
        socket_write(socket,$upgrade.chr(0), strlen($upgrade.chr(0)));
        // 标记握手已经成功,下次接受数据采用数据帧格式
        $this->handshake = true;
    }

    这里千万要注意,每一个请求和相应的格式,最后有一个空行,也就是  ,开始测试的时候把这东西给弄丢了,纠结了半天。

    当客户端成功校检key后,会触发 onopen 函数:

    5. 数据帧处理

    // 解析数据帧
    function decode($buffer)  {
        $len = $masks = $data = $decoded = null;
        $len = ord($buffer[1]) & 127;
    
        if ($len === 126)  {
            $masks = substr($buffer, 4, 4);
            $data = substr($buffer, 8);
        } else if ($len === 127)  {
            $masks = substr($buffer, 10, 4);
            $data = substr($buffer, 14);
        } else  {
            $masks = substr($buffer, 2, 4);
            $data = substr($buffer, 6);
        }
        for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
            $decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
        }
        return $decoded;
    }

    这里涉及的编码问题在前文中已经提到过了,这里就不赘述,php 对字符处理的函数太多了,也记得不是特别清楚,这里就没有详细的介绍解码程序,直接把客户端发送的数据原样返回,可以算是一个聊天室的模式吧。

    // 返回帧信息处理
    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;
    }
    
    // 返回数据
    function send($client, $msg){
        $msg = $this->frame($msg);
        socket_write($client, $msg, strlen($msg));
    }

    客户端代码:

    var ws = new WebSocket("ws://localhost:4000");
    ws.onopen = function(){
        console.log("握手成功");
    };
    ws.onmessage = function(e){
        console.log("message:" + e.data);
    };
    ws.onerror = function(){
        console.log("error");
    };
    ws.send("李靖");

    在连通之后发送数据,服务器原样返回:

    二、注意问题

    1. websocket 版本问题

    客户端在握手时的请求中有Sec-WebSocket-Version: 13,这样的版本标识,这个是一个升级版本,现在的浏览器都是使用的这个版本。而以前的版本在数据加密的部分更加麻烦,它会发送两个key:

    GET /chat HTTP/1.1
    Host: server.example.com
    Upgrade: websocket
    Connection: Upgrade
    Origin: http://example.com
    Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
    Sec-WebSocket-Key1: xxxx
    Sec-WebSocket-Key2: xxxx

    如果是这种版本(比较老,已经没在使用了),需要通过下面的方式获取

    function encry($key1,$key2,$l8b){ //Get the numbers preg_match_all('/([d]+)/', $key1, $key1_num); preg_match_all('/([d]+)/', $key2, $key2_num);
    
        $key1_num = implode($key1_num[0]);
        $key2_num = implode($key2_num[0]);
        //Count spaces
        preg_match_all('/([ ]+)/', $key1, $key1_spc);
        preg_match_all('/([ ]+)/', $key2, $key2_spc);
    
        if($key1_spc==0|$key2_spc==0){ $this->log("Invalid key");return; }
        //Some math
        $key1_sec = pack("N",$key1_num / $key1_spc);
        $key2_sec = pack("N",$key2_num / $key2_spc);
    
        return md5($key1_sec.$key2_sec.$l8b,1);
    }

    只能无限吐槽这种验证方式!相比 nodeJs 的 websocket 操作方式:

    //服务器程序
    var crypto = require('crypto');
    var WS = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11';
    require('net').createServer(function(o){
        var key;
        o.on('data',function(e){
            if(!key){
                //握手
                key = e.toString().match(/Sec-WebSocket-Key: (.+)/)[1];
                key = crypto.createHash('sha1').update(key + WS).digest('base64');
                o.write('HTTP/1.1 101 Switching Protocols
    ');
                o.write('Upgrade: websocket
    ');
                o.write('Connection: Upgrade
    ');
                o.write('Sec-WebSocket-Accept: ' + key + '
    ');
                o.write('
    ');
            }else{
                console.log(e);
            };
        });
    }).listen(8000);

    多么简洁,多么方便!有谁还愿意使用 php 呢。。。。

    2. 数据帧解析代码

    本文没有给出 decodeFrame 这样数据帧解析代码,前文中给出了数据帧的格式,解析纯属体力活。

    3. 代码下载

    对这部分感兴趣的同学,可以再去深究。提供了参考代码下载

    4. 相关开源库参考

    http://socketo.me Ratchet 为 php 封装的一个 WebSockets 库。 ]

    Google 上搜索 php+websoket+class,也能找到不少相关的资料。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/jasonxiaoqinde/p/6347284.html
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