一、引语
互联网发展迅速，最初的网页是以文本为主，但很快就发展到使用大量的图片、音频、视频，并且对页面的实时性要求也越来越高。
在学习HTTP协议后，我们知道了，人们已经陆续使用HTTP/1.1的持续连接、HTTP/2的TCP复用等技术来解决这一问题。
那么有没有其他的方式呢？答案是肯定的，那就是我们今天要介绍的WebSocket，它是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。
在这里我借助抓包软件Wireshark，图文并茂，辅助理解
一、抓包过程
抓包软件下载
https://www.wireshark.org/#download
选择网络
选择电脑连接的网络，这里我使用的是校园网WLAN
发送WebSocket请求
为了便于学习，我们可以使用网站（http://coolaf.com/tool/chattest）来体验这个过程。
点击“连接”，就可以向服务器端发送请求信息，建立WebSocket连接啦！
设置过滤器
返回软件，你会看到眼花缭乱的抓包结果，赶紧设置过滤器为服务端的ip地址，就可以找到我们的抓包结果啦！
二、抓包分析
建立连接的流程概述
1）客户端和服务端完成三次握手，建立TCP连接，这和HTTP没有差异
2）由客户端发起HTTP请求，升级协议为WebSocket
3）只需完成一次握手后，就可以实现客户端和服务端的双向通信
4）客户端发送关闭帧，关闭所有连接，结束
需要说明的是，完成握手后的双向通信，都在单个TCP连接上进行的，这是它最大的优势
现在就让我们来康康，客户端和服务端都偷偷商量了啥~
客户端：请求升级协议
客户端：服务器您好！我想要升级协议为WebSocket，版本号为13，再给你个暗号，用于咱们俩碰头~
说明：Sec-WebSocket-Key是一个“简单”的认证密钥
服务端：同意升级协议
服务端：我回复你一个状态码为101的报文，表明我已经收到。协议已经升级成了websocket，暗号我处理了一下，也一并回复给你~
说明：Sec-WebSocket-Accept是根据发来请求中的认证密钥，通过约定好的规则生成，依然是用于验证
到这里，只经过一次握手，客户端和服务端就成功建立了WebSocket连接，下一步就可以进行双向的通信啦！
发送数据帧
接下来让我们康康，使用WebSocket协议发送的数据帧是长的啥样子
这是我向服务端发送了一个文本信息“Hello“
这是服务器端发送给我的一个文本信息“Hello”
仔细比较，你会发现如下华点：
1、我发给服务端的信息被MASK了
2、服务端发给我的信息是裸奔的
3、WebSocket的数据帧其实蛮短的
光看抓包结果，当然是云里雾里，这个时候就要打开我们的RFC6455文档，翻到第28页，对照着来康康它写的都是个啥（敲重点！）
前2个字节是必须存在的帧首部，详情如下：
FIN：是否为消息的最后一帧，是扣1、不是扣0
RSV1、2、3：保留部分，没啥用（高情商：未雨绸缪）
opcode：帧类型，说明这个帧是干嘛用的，若值为1，该帧为文本类型的
MASK：数据是否需要掩码处理，需要的请扣1
Payload len：数据的长度，长度的最大值是可以调整的，有7、7+16、7+64三种模式
Mask-key：若进行了掩码处理，则在此处填写4个字节的掩码
看不懂也没关系，简单来说，它的首部=结束标志位+操作码+帧长度+掩码
再次强调，以上所有双向数据传输的过程，都是在同一个TCP连接下进行的，这是该协议最大的特点
客户端：关闭连接
客户端：我要讲的东西都讲完了，给你发个关闭帧，后面我就没话说了，挂啦~
服务端：收到关闭帧啦，那我也不发消息烦你了，拜拜~
说明：opcode=8（二进制：1000），数值8代表此帧的类型为关闭帧
为什么需要掩码处理？
不难看出，客户端发出的消息包裹的很紧，而服务端发出的消息一直在裸奔，两者形成了鲜明的对比。
为什么客户端向服务器发送数据需要掩码处理？其实这是RFC6455的规定，主要是为网络安全考虑，防止出现“缓存污染攻击”，即防止HTTP代理服务器被攻击。
举个例子，我是个坏蛋，我有一台电脑和一台服务器。我看一台代理服务器不爽，想捉弄它。
我的电脑-->代理服务器：麻烦把这条消息，送给我的服务器
代理服务器：好嘞！
代理服务器-->我的服务器：好兄弟，你这来消息啦！
我的服务器：啥玩意啊？我不收，我故障了，这会收不了
代理服务器：那咋办啊？给你你不要，又是交给你的，那要不先先放我缓存里
Two Hours Later 。。。。。。
代理服务器：之前是不是谁有条消息放我缓存了，完了我找不到了，是不是错发出去了？
看完这段描述，大家能否意识到危险？假如我塞给代理服务器的，是条伪造的破坏消息呢？形象来说，这就是“缓存中毒”。然而，在设置掩码的条件下，消息是乱七八糟的字符，HTTP代理服务器就不会缓存下来尝试解码转发，这样就防止了恶意攻击。
如图，Masked Payload像是经过掩码处理的天书，这样发给代理服务器，它就会因为看不懂而直接转发了，会使网络更加安全。
三、小结
不难看出，WebSocket（又称“网套”）是一种全双工通信，它使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，且允许服务端主动向客户端推送数据。
WebSocket显然解决了传统的“轮询”模式带来的缺点，因为HTTP请求每次都要携带完整的首部。建立websocket连接后交换数据，能够显著减少用于协议控制的数据包首部。
在WebSocket中，浏览器和服务器只需要一次握手，就直接可以创建持久性的连接，并进行双向的数据传输。由于协议是全双工的，服务器可以随时主动给客户端发送数据，相比HTTP的请求-响应模式，这种方式的延迟明显更少，更适合用于对实时性要求高的应用场景。
参考文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/425684137