十分钟了解WebSocket协议

概念

WebSocket 是基于TCP/IP协议，独立于HTTP协议的通信协议。

WebSocket 是双向通讯，有状态，客户端一（多）个与服务端一（多）双向实时响应（客户端 ⇄ 服务端）。

WebSocket 是应用在浏览器的 Socket （是 Socket 模型接口的实现），Socket 是一个网络通信接口 （通信规范）。

 

PS：Socket是TCP/IP协议的网络数据通讯接口（一种底层的通讯的方式）。

        Socket是IP地址和端口号的组合。例如：192.168.1.100:8080。

 

版本

RFC 6455 规范 是大多数浏览器实现的 WebSocket API 协议。

 

工作原理

1. 用户打开Web浏览器，并访问Web站点。

2. Web浏览器（客户端）与Web服务端建立连接。

3. Web浏览器（客户端）能定时收发Web服务端数据，Web服务端也能定时收发Web浏览器数据。

PS： WebSocket协议不受同源策略影响。

 

请求消息体

# 请求头部分
# [请求方式] [资源路径] [版本]
GET /xxx HTTP/1.1
# 主机。
Host: server.example.com
# 协议升级。
Upgrade: websocket
# 连接状态。
Connection: Upgrade
# websocket客户端生成的随机字符。
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
# websocket协议的子协议，自定义字符，可以理解为频道。
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
# websocket协议的版本是13。
Sec-WebSocket-Version: 13

 PS：WebSocket 协议是兼容HTTP协议，同样支持80与443端口。

 

响应消息体

# 响应头部分
# [版本] [状态码]
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
# 协议升级。
Upgrade: websocket
# 连接状态。
Connection: Upgrade
# WebSocket服务端根据Sec-WebSocket-Key生成的随机字符。
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
# WebSocket协议的子协议，自定义字符，可以理解为频道。
Sec-WebSocket-Protocol: chat

PS：Upgrade字段仅限HTTP/1.1版本协议，不适合HTTP/2.0版本协议。

        101 Switching Protocols 是HTTP协议状态码，不是websocket协议状态码。

 

状态码

连接成功状态码

101：HTTP协议切换为WebSocket协议。

 

连接关闭状态码

1000：正常断开连接。

1001：服务器断开连接。

1002：websocket协议错误。

1003：客户端接受了不支持数据格式（只允许接受文本消息，不允许接受二进制数据，是客户端限制不接受二进制数据，而不是websocket协议不支持二进制数据）。

1006：异常关闭。

1007：客户端接受了无效数据格式（文本消息编码不是utf-8）。

1009：传输数据量过大。

1010：客户端终止连接。

1011：服务器终止连接。

1012：服务端正在重新启动。

1013：服务端临时终止。

1014：通过网关或代理请求服务器，服务器无法及时响应。

1015：TLS握手失败。

PS：连接关闭状态码是WebSocket对象的onclose属性返回的。

        其他状态码不常用，所以就不列举说明。

 

连接状态

造成WebSocket断线原因：

1.网络状态不好（网络断开、网络信号差）。

2.数据受各种阻塞（路由器、防火墙、代理服务器）。

3.Web服务端故障。

 

解决websocket断线方法：心跳重连。

1. 通过服务端实现 Pings / Pongs 方式实现心跳。

    即通过服务端向浏览器（客户端）发送ping 0x9 消息，浏览器会自动返回pong 0xA消息。（基于session技术）

2. 通过浏览器（客户端）自带的心跳机制。

    即监听网络，浏览器（客户端）定时发送消息到服务端。

PS：这里消息指的websockect协议的数据帧，不需要通过代码实现。不同浏览器发送的消息时间间隔有所差异。

3. 通过代码在浏览器（客户端）实现心跳机制。

 

补充：关于浏览器因网络故障而断开连接，不调用onClose方法问题。                       

           原因是不同浏览器（客户端）实现WebSocket实现的机制不一样导致，所以不触发onClose方法。                       

           心跳重连只能由服务端实现，不建议由客户端实现。