websocket协议握手详解

最近使用tornado做长链接想着怎么着也要试试websocket协议吧。所以说干就干。

首先要知道websocket是基于http协议的，为什么这么说？因为从协议来说，websocket是借用了一部分为http请求头信息来进行验证和请求的的。

让我们来看一个标准的websocket请求头：

--- request header ---
GET /chat HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: 127.0.0.1:8001
Origin: http://127.0.0.1:8001
Sec-WebSocket-Key: hj0eNqbhE/A0GkBXDRrYYw==
Sec-WebSocket-Version: 13

可以看到使用http1.1 协议上面是标准的http的请求信息

method url http_protocol_versions
Host
Connection

但是熟悉http的小伙伴可以明显看出这里多出了一些信息。用于实现协议升级

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
origin:xxxx

Sec-WebSocket-Key: hj0eNqbhE/A0GkBXDRrYYw==
Sec-WebSocket-Version: 13

upgrade websocket用于告诉服务器此连接需要升级到websocket。

而下面的Sec-WebSocket-Key是客户端也就是浏览器或者其他终端随机生成一组16位的随机base64编码的串发上去这里贴上我在websocket-client 这个库里面找到的生成这个key的函数。

def _create_sec_websocket_key():
    randomness = os.urandom(16)
    return base64encode(randomness).decode('utf-8').strip()

最后Sec-WebSocket-Version就是当前使用协议的版本号了。

服务器在接受到上面的请求之后，会返回一个response 头包完成握手。

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Content-Length: 0
Upgrade: websocket
Sec-Websocket-Accept: ZEs+c+VBk8Aj01+wJGN7Y15796g=
Server: TornadoServer/4.5.1
Connection: Upgrade
Date: Wed, 21 Jun 2017 03:29:14 GMT

由Sec-Websocket-Accept的key完成校验。 我贴一个生成的Sec-Websocket-Accept的代码大家感受一下

    def compute_accept_value(key):
        """Computes the value for the Sec-WebSocket-Accept header,
        given the value for Sec-WebSocket-Key.
        """
        sha1 = hashlib.sha1()
        sha1.update(utf8(key))
        sha1.update(b"258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11")  # Magic value
        return native_str(base64.b64encode(sha1.digest()))

这个入参key就是客户端发上来的Sec_key。 然后服务器进行sha1计算并且拼上一个GUID RFC6455中可以找到这个字符串。然后进行base64encode返回给客户端。客户端拿到后拿自己的key做同样的加密，如果对得上握手完成。到此为止就可以开始愉快的使用websocket进行交流了！

本文到这里就完了，如果要想了解websocket协议和传统的long poll 和 short poll 之间的区别和使用场景，可以看下reference中的第一条。说得非常详细和有趣。在本文就不赘述了。 

Reference:

https://www.zhihu.com/question/20215561  WebSocket是什么原理，为什么可以实现持久连接。

https://tools.ietf.org/html/rfc6455  RFC6455