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Websocket 協(xié)議解析

WebSocket protocol 是HTML5一種新的協(xié)議。它是實現(xiàn)了瀏覽器與服務(wù)器全雙工通信(full-duplex)。,HTML5中國,中國最大的HTML5中文門戶。
       WebSocket protocol 是HTML5一種新的協(xié)議。它是實現(xiàn)了瀏覽器與服務(wù)器全雙工通信(full-duplex)。

       現(xiàn)很多網(wǎng)站為了實現(xiàn)即時通訊,所用的技術(shù)都是輪詢(polling)。輪詢是在特定的的時間間隔(如每1秒),由瀏覽器對服務(wù)器發(fā)出HTTP request,然后由服務(wù)器返回最新的數(shù)據(jù)給客服端的瀏覽器。這種傳統(tǒng)的HTTP request 的模式帶來很明顯的缺點 – 瀏覽器需要不斷的向服務(wù)器發(fā)出請求,然而HTTP request 的header是非常長的,里面包含的數(shù)據(jù)可能只是一個很小的值,這樣會占用很多的帶寬。

       而最比較新的技術(shù)去做輪詢的效果是Comet – 用了AJAX。但這種技術(shù)雖然可達(dá)到全雙工通信,但依然需要發(fā)出請求。


       在 WebSocket API,瀏覽器和服務(wù)器只需要要做一個握手的動作,然后,瀏覽器和服務(wù)器之間就形成了一條快速通道。兩者之間就直接可以數(shù)據(jù)互相傳送,改變了原有的B/S模式。

       在這里是關(guān)于Websocket在 php 中的實現(xiàn),這篇文章里,我主要對websocket 協(xié)議進(jìn)行一個簡單的介紹。


Websocket 業(yè)務(wù)模型



瀏覽器端的websocket 請求一般是


 // javacsript

  var ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:4000");

  ws.onopen = function(){

    console.log("succeed");

  };

  ws.onerror = function(){

    console.log(“error”);

  };

  ws.onmessage = function(e){

  console.log(e); 

  }


當(dāng) new 一個 websocket 對象之后,就會向服務(wù)器發(fā)送一個 get 請求



       這個請求是對摸個服務(wù)器的端口發(fā)送的,一般的話,會預(yù)先在服務(wù)器將一個socket 綁定到一個端口上,客戶端和服務(wù)器端在這個預(yù)定的端口上通信(我這里綁定的就是 4000 端口,默認(rèn)情況下,websocke 使用 80 端口)。


       然后,在服務(wù)器端的socket監(jiān)聽到這個packet 之后就生成一個新的 socket,將發(fā)送過來的數(shù)據(jù)中的 Sec-WebSocket-Key 解析出來,然后按照把“Sec-WebSocket-Ke”加上一個魔幻字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”。使用SHA-1加密,之后進(jìn)行BASE-64編碼,將結(jié)果做為“Sec-WebSocket-Accept”頭的值,返回給客戶端。


       客戶端收到這個之后,就會將 通信協(xié)議 upgrade 到 websocket 協(xié)議。



       然后就會在這個持久的通道下進(jìn)行通信,包括瀏覽器的詢問,服務(wù)器的push,雙方是在一個全雙工的狀態(tài)下相互通信。 切換后的websocket 協(xié)議中的 數(shù)據(jù)傳輸幀的格式(此時不再使用html協(xié)議) 官方文檔給出的說明:



       直接看這個,誰都會有點頭大: 我花了一幅圖來簡單的解釋這個 frame 的結(jié)構(gòu)。



各字段的解釋:


FIN              1bit 表示信息的最后一幀,flag,也就是標(biāo)記符


RSV 1-3        1bit each 以后備用的 默認(rèn)都為 0


Opcode         4bit 幀類型,


Mask              1bit 掩碼,是否加密數(shù)據(jù),默認(rèn)必須置為1 


Payload len   7bit 數(shù)據(jù)的長度,當(dāng)這個7 bit的數(shù)據(jù) == 126 時,后面的2 個字節(jié)也是表示數(shù)     據(jù)長度,當(dāng)它 == 127 時,后面的 8 個字節(jié)表示數(shù)據(jù)長度Masking-key      1 or 4 bit 掩碼Payload data  playload len  bytes 數(shù)據(jù)


       所以我們這里的代碼,通過判斷 Playload len的值,來用 substr 截取 Masking-key 和 PlayloadData。


       根據(jù)掩碼解析數(shù)據(jù)的方法是:


for( i = 0; i < data.length ; i++){

   orginalData += data[i]  ^  maskingKey[i mod 4]; 

}


       在PHP中,當(dāng)我們收到數(shù)據(jù)之后,按照這里的格式截取數(shù)據(jù),并將其按照這里的方法解析后就得到了瀏覽器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。 當(dāng)我們想把數(shù)據(jù)發(fā)送給瀏覽器時,也要按照這個格式組裝frame。 這里是我的方法:


  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;

 }


       強行將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分割成 125 Byte / frame,這樣 playload len 只需要 7 bits。也就是直接將數(shù)據(jù)的長度的ascall碼拼接上去,然后后面跟上要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 每一個 frame 前面加的 ‘\x81’ 用二進(jìn)制就是: 1000 0001 1000 :


1 是 FIN


000 是三個備用的bit


0001 : 指的是 opcode 官方的解釋:



       可以設(shè)置 opcode的值,來告訴瀏覽器這個frame的數(shù)據(jù)屬性。

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