【学习笔记】初识websocket及其握手过程

http请求方式

在web引用中，http通信主要是通过请求-应答的方式，即客户端发出请求，浏览器做出应答。

比如说我们浏览百度，当我们输入网址并回车，客户端就向服务器发起请求。我们看到的内容就是服务器做出的相应应答。

问题背景

在进行扫码登录时，如何判断用户扫码并登录了？

方法1：轮询

只要客户端定期请求服务器，拉取扫码登录结果即可。

那么问题来了，到底轮询的频率是多少呢？轮询频率过高会给服务器造成压力，轮询频率过低会让用户感觉扫码登录响应过慢。

方法2：长轮询

在轮询的基础上，服务器收到请求消息后，保持连接直到返回扫码登录成功的结果。

使用长轮询，返回消息时序性无法保证；同时，不管是轮询还是长轮询，都逃不开请求-响应的模式。

比如说，扫码登录会返回两个结果：扫码成功通知和确认登录通知。

但是由于长轮询不保证时序性，客户端先收到确认登录通知，后收到扫码成功通知。

所以，对时序性有要求的web服务，如果不能保证时序性，最好不要使用轮询方法。

方法3：websocket

如何让服务器主动推送消息呢？如何保证接受消息的时序性呢？可以使用websocket实现。

websocket

websocket是基于tcp的一种全双工应用层通信协议。WebSocket通信协议于2011年被IETF定为标准RFC 6455，WebSocketAPI被W3C定为标准。

因为是基于tcp的通信协议，故只需一次请求响应操作即可建立连接。

websocket握手过程

通常是在http通信中请求转换到websocket协议。这里以聊天室为例，讲http创建过程。

如果没有了解http，建议先了解http再看本文后面的内容，传送门：小林coding-HTTP基本概念

客户端请求

客户端首先发起一次http请求，格式如下：

必要字段解析：

字段	解释
请求方法和HTTP版本	请求方法必须为GET，http版本必须为HTTP1.1及以上
Status Code:101	状态码101 表示协议转换，这里指将协议转换到websocket
Upgrade: websocket	必要字段，表示通信协议更新到websocket
Sec-WebSocket-Key	为一串16字节随机字符串base64加密后的值
Sec-WebSocket-Version: 13	必须为13

服务端响应

必要字段解析：

字段	解释
Connection: Upgrade	必须为Upgrade
Sec-WebSocket-Accept	根据客户端传入的Sec-WebSocket-Key的值，计算获得结果
Sec-WebSocket-Version: 13	必须为13
Upgrade: websocket	必要字段，表示通信协议更新到websocket

Sec-WebSocket-Accept计算过程

拿到Sec-WebSocket-Key的值后，在后面加入字符串258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11得到新的字符串，再将该字符串进行sha-1编码，最后进行base64编码，即Sec-WebSocket-Accept的值。

计算过程php代码实例

$input = readline(input:);
echo base64_encode(sha1($input . 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11, true));

验证结果：

计算结果和Sec-WebSocket-Accept的值一致。

客户端最后操作

客户端收到应答后，要校验Sec-WebSocket-Key的值，如果该值和计算结果不符，或者不符合上面过程任一要求，则拒绝创建websocket连接。

如果客户端校验无误，websocket就握手完成了。

既然有TCP了，为什么还要用websocket呢？

背过八股文学过计网的同学都知道，tcp是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议，同时tcp也是一个全双工通信协议。那么有了tcp，为什么还要用websocket呢？

个人理解是：tcp是传输层协议，而websocket是应用层协议。tcp只保证报文传输的可靠性、全双工等特性，但tcp是基于字节流形式，如何解决沾包问题交给了应用层，其次，业务相关的其他需求也应该由应用层解决。

参考资料

WebSocket协议（一）- 简介以及连接建立过程

小林coding:图解网络