应用层协议 —— websocket

websocket介绍

websocket是从HTML5开始支持的一种网页端和服务端保持长连接的消息推送机制。

传统的web程序都是属于“一问一答”的形式，即客户端给服务器发送了一个HTTP请求，服务器给客户端返回一个HTTP响应。这种情况下服务器属于被动的一方，如果客户端不主动发起请求，服务器就无法主动给客户端响应。

像网页即时聊天/游戏 这样的程序都是非常依赖“消息推送”的，即需要服务器主动推送消息到客户端。如果只是使用原生的HTTP协议，要想实现“消息推送”一般需要通过“轮询”（客户端定时向服务器发送请求来刷新）的方式实现，但轮询非常占用带宽（成本高）并且也不能及时获取到消息的响应（延迟高）

因此，就产生了WebSocket协议。

WebSocket更接近于TCP这种级别的通信方式，一旦建立连接，通信双方都可以向对方发送数据。

WebSocket原理

WebSocket协议本质上是一个基于TCP的协议

为了建立一个WebSocket连接，客户端首先要向服务器发起一个HTTP请求，一个请求和通常的HTTP请求不同，包含了一些附加头信息，通过这个附加头信息完成握手过程并升级协议的过程。

 报文格式

报文字段较多，重点关注这几个：

 FIN：WebSocket传输数据以消息为概念单位，一个消息有可能由一个或多个帧组成，FIN字段为1表示末尾帧

RSV1-3：保留字段，只在扩展时使用，若未启用扩展则置1，若收到不全为0的数据帧，且没有协商则立即终止连接。

mask：表示Payload数据是否被编码，若为1则必有Mask-Key，用于解码Payload数据，仅客户端发送给服务端的消息需要设置。

Mask-Key：当mask为1时存在，长度为4字节

解码规则：DECODED[i] = ENCODED[i] ^ MASK[i % 4]

Payload length：数据载荷的长度，单位是字节，有可能为7位、7+16未、7+64位。

假设Payload length = x  那么：

x = 0-126 ：数据的长度为x字节

x = 126 ：后续两个字节代表一个16位的无符号整数，该无符号整数的值为数据的长度

x = 127：后续8个字节代表一个64位的无符号整数（最高位为0）, 该无符号整数的值为数据的长度

Payload data:报文携带的数据

WebSocketpp介绍

WebSocketpp是一个跨平台的开源（BSD许可证）头部专用C++库。它允许将WebSocket客户端和服务器功能集成到C++程序中。在最常见的配置中，全功能网络I/O由Asio网络库提供。

主要特性

事件驱动的接口

支持HTTP/HTTPS、WS/WSS、IPv6

灵活的以来管理 - Boost库/C++11标准库

可移植性：Posix/Windows、32/64bit、Intel/ARM

线程安全

Websocketpp同时支持HTTP和WebSocket两种网络协议

以下是一些相关的常用网站：

用户手册：http://docs.websocketpp.org/

github：https://github.com/zaphoyd/websocketpp

官网：http://www.zaphoyd.com/websocketpp