websocket头解析

一、帧结构图及含义

0 1 2 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+——-+-+————-+——————————-+

|F|R|R|R| opcode|M| Payload len | Extended payload length |

|I|S|S|S| (4) |A| (7) | (16/64) |

|N|V|V|V| |S| | (if payload len==126/127) |

| |1|2|3| |K| | |

+-+-+-+-+——-+-+————-+ - - - - - - - - - - - - - - - +

| Extended payload length continued, if payload len == 127 |

+——————————-+

| | Masking-key, if MASK set to 1 |

+——————————-+——————————-+

| Masking-key (continued) | Payload Data |

+——————————– - - - - - - - - - - - - - - - +

Payload Data continued … :
+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +
| Payload Data continued … |
+—————————————————————+

0Bit：
FIN 结束标识位，如果FIN为1，代表该帧为结束帧（如果一条消息过长可以将其拆分为多个帧，这时候FIN可以置为0，表示后面还有数据帧，服务器需要将该帧内容缓存起来，待所有帧都接收后再拼接到一起。控制帧不可拆分为多帧）。

1~3Bit：
RSV1~RSV3 保留标识位，以后做协议扩展时才会用到，目前该3位都为0

4~7Bit：
opcode 操作码，用于标识该帧负载的类型，如果收到了未知的操作码，则根据协议，需要断开WebSocket连接。操作码含义如下：
0x00 连续帧，浏览器的WebSocket API一般不会收到该类型的操作码
0x01 文本帧，最常用到的数据帧类别之一，表示该帧的负载是一段文本(UTF-8字符流)
0x02 二进制帧，较常用到的数据帧类别之一，表示该帧的负载是二进制数据
0x03-0x07 保留帧，留作未来非控制帧扩展使用
0x08 关闭连接控制帧，表示要断开WebSocket连接，浏览器端调用close方法会发送0x08控制帧
0x09 ping帧，用于检测端点是否可用，暂未发现浏览器可以通过何种方法发送该帧
0x0A pong帧，用于回复ping帧，暂未发现浏览器可以发送此种类型的控制帧
0x0B-0x0F 保留帧，留作未来控制帧扩展使用

8Bit：
MASK 掩码标识位，用来表明负载是否经过掩码处理，浏览器发送的数据都是经过掩码处理(浏览器自动处理，无需开发者编码)，服务器发送的帧必须不经过掩码处理。所以此处浏览器发送的帧必为1，服务器发送的帧必为0，否则应断开WebSocket连接

9~15Bit：
payload length 负载长度，单位字节如果负载长度0~125字节，则此处就是负载长度的字节数，如果负载长度在126~65535之间，则此处的值为126，16~32Bit表示负载的真实长度。如果负载长度在65536~2的64次方-1时，16~80Bit表示负载的真实长度。其中负载长度包括应用数据长度和扩展数据的长度

payload length 后面4个字节可能是掩码的key(如果掩码位是1则有这4个字节的key，否则没有)，掩码计算方法将在后面给出。

接下来就是负载的数据了，他们可能需要根据掩码的key进行编码（仅浏览器需要掩码），如果存在扩展数据，需要放在应用数据之前

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct
{
    /* byte 0 */
    unsigned char opcode:4; 
    unsigned char R:3;
    unsigned char F:1;  

    /* byte 1 */
    unsigned char payload_len:7; 
    unsigned char M:1;

    unsigned short payload_len1; // if (payload_len == 126) 有效
    unsigned long long payload_len2; // if (payload_len == 127) 有效
    unsigned int Masking_key; //if (m ==1 ) 有效
}websocket_header;

int main()
{
    //unsigned char buf[] = {0x81, 0x84, 0xd4, 0xde, 0xf5, 0x2c};//test payload_len < 126 

    /*
    //test payload_len == 126 
    unsigned char buf[] = {0x81, 0xfe, 0x00, 0x89
                , 0xbc, 0xb7, 0xdb, 0x3e
                };
    */

    //test payload_len == 127 
    unsigned char buf[] = {0x81, 0xff, 0x00, 0x89
                , 0xbc, 0xb7, 0xdb, 0x3e
                , 0xbc, 0xb7, 0xf5, 0x2e
                , 0xd4, 0xde, 0xf5, 0x2c
                };


    int idx = 0; //解析buf的索引
    websocket_header header;
    memset(&header, 0, sizeof(header));
    memcpy(&header, buf, 2);
    idx += 2;

    printf("*******input buf len: %d\n", sizeof(buf));
    printf("F: %d\n", header.F);
    printf("R: %d\n", header.R);
    printf("opcode: %d\n", header.opcode);
    printf("M: %d\n", header.M);
    printf("payload_len: %d\n", header.payload_len);


    if (header.payload_len == 126)
    {
        unsigned short temp = 0;
        memcpy(&temp, &buf[idx], sizeof(temp));
        idx += sizeof(temp);
        header.payload_len1 = ntohs(temp);
    }
    else if (header.payload_len == 127)
    {
        //大端转小端 转换网络字节序的8字节到主机字节序payload_len2
        unsigned long long temp = 0;
        header.payload_len2 = 0;

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 56);    

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 48);        

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 40);

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 32);

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 24);

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 16);

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 8);

        temp = 0;
        temp |= buf[idx++];
        header.payload_len2 |= (temp << 0);
    }

    if (header.M == 1)
    {
        unsigned int temp = 0;
        memcpy(&temp, &buf[idx], sizeof(temp));
        idx += sizeof(temp);
        header.Masking_key = ntohl(temp);
    }

    printf("payload_len1: %d\n", header.payload_len1);
    printf("payload_len2: %llu, 0x%016llx\n", header.payload_len2, header.payload_len2);
    printf("Masking_key: %#x\n", header.Masking_key);

    return 0;
}