websocket

著作权归作者所有。
商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
作者：Ovear
链接：http://www.zhihu.com/question/20215561/answer/40316953
来源：知乎

一、WebSocket是HTML5出的东西（协议），也就是说HTTP协议没有变化，或者说没关系，但HTTP是不支持持久连接的（长连接，循环连接的不算）
首先HTTP有1.1和1.0之说，也就是所谓的keep-alive，把多个HTTP请求合并为一个，但是Websocket其实是一个新协议，跟HTTP协议基本没有关系，只是为了兼容现有浏览器的握手规范而已，也就是说它是HTTP协议上的一种补充可以通过这样一张图理解

有交集，但是并不是全部。 有交集，但是并不是全部。
另外Html5是指的一系列新的API，或者说新规范，新技术。Http协议本身只有1.0和1.1，而且跟Html本身没有直接关系。。
通俗来说，你可以用HTTP协议传输非Html数据，就是这样=。=
再简单来说，层级不一样。

二、Websocket是什么样的协议，具体有什么优点
首先，Websocket是一个持久化的协议，相对于HTTP这种非持久的协议来说。
简单的举个例子吧，用目前应用比较广泛的PHP生命周期来解释。
1) HTTP的生命周期通过Request来界定，也就是一个Request 一个Response，那么在HTTP1.0中，这次HTTP请求就结束了。
在HTTP1.1中进行了改进，使得有一个keep-alive，也就是说，在一个HTTP连接中，可以发送多个Request，接收多个Response。
但是请记住 Request = Response ， 在HTTP中永远是这样，也就是说一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的，不能主动发起。

教练，你BB了这么多，跟Websocket有什么关系呢？
_(:з」∠)_好吧，我正准备说Websocket呢。。
首先Websocket是基于HTTP协议的，或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手。
在握手阶段是一样的
-------以下涉及专业技术内容，不想看的可以跳过lol:，或者只看加黑内容--------
首先我们来看个典型的Websocket握手（借用Wikipedia的。。）

GET /chat HTTP/1.1 Host: server.example.com Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw== Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat Sec-WebSocket-Version: 13 Origin: http://example.com 

熟悉HTTP的童鞋可能发现了，这段类似HTTP协议的握手请求中，多了几个东西。
我会顺便讲解下作用。

Upgrade: websocket Connection: Upgrade 

这个就是Websocket的核心了，告诉Apache、Nginx等服务器：注意啦，窝发起的是Websocket协议，快点帮我找到对应的助理处理~不是那个老土的HTTP。

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw== Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat Sec-WebSocket-Version: 13 

首先，Sec-WebSocket-Key 是一个Base64 encode的值，这个是浏览器随机生成的，告诉服务器：泥煤，不要忽悠窝，我要验证尼是不是真的是Websocket助理。
然后，Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串，用来区分同URL下，不同的服务所需要的协议。简单理解：今晚我要服务A，别搞错啦~
最后，Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的Websocket Draft（协议版本），在最初的时候，Websocket协议还在 Draft 阶段，各种奇奇怪怪的协议都有，而且还有很多期奇奇怪怪不同的东西，什么Firefox和Chrome用的不是一个版本之类的，当初Websocket协议太多可是一个大难题。。不过现在还好，已经定下来啦~大家都使用的一个东西~ 脱水：服务员，我要的是13岁的噢→_→

然后服务器会返回下列东西，表示已经接受到请求， 成功建立Websocket啦！

HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk= Sec-WebSocket-Protocol: chat 

这里开始就是HTTP最后负责的区域了，告诉客户，我已经成功切换协议啦~

Upgrade: websocket Connection: Upgrade 

依然是固定的，告诉客户端即将升级的是Websocket协议，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。
然后，Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过服务器确认，并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key。服务器：好啦好啦，知道啦，给你看我的ID CARD来证明行了吧。。
后面的，Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此，HTTP已经完成它所有工作了，接下来就是完全按照Websocket协议进行了。
具体的协议就不在这阐述了。
------------------技术解析部分完毕------------------

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三、Websocket的作用
在讲Websocket之前，我就顺带着讲下 long poll 和 ajax轮询 的原理。
首先是 ajax轮询 ，ajax轮询 的原理非常简单，让浏览器隔个几秒就发送一次请求，询问服务器是否有新信息。
场景再现：
客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：没有（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：没有。。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息(Request)
服务端：你好烦啊，没有啊。。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）
服务端：好啦好啦，有啦给你。（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新消息（Request）
服务端：。。。。。没。。。。没。。。没有（Response） ---- loop

long poll
long poll 其实原理跟 ajax轮询 差不多，都是采用轮询的方式，不过采取的是阻塞模型（一直打电话，没收到就不挂电话），也就是说，客户端发起连接后，如果没消息，就一直不返回Response给客户端。直到有消息才返回，返回完之后，客户端再次建立连接，周而复始。
场景再现
客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request）
服务端：额。。 等待到有消息的时候。。来 给你（Response）
客户端：啦啦啦，有没有新信息，没有的话就等有了才返回给我吧（Request） -loop

从上面可以看出其实这两种方式，都是在不断地建立HTTP连接，然后等待服务端处理，可以体现HTTP协议的另外一个特点，被动性。
何为被动性呢，其实就是，服务端不能主动联系客户端，只能有客户端发起。
简单地说就是，服务器是一个很懒的冰箱（这是个梗）（不会、不能主动发起连接），但是上司有命令，如果有客户来，不管多么累都要好好接待。

说完这个，我们再来说一说上面的缺陷（原谅我废话这么多吧OAQ）
从上面很容易看出来，不管怎么样，上面这两种都是非常消耗资源的。
ajax轮询 需要服务器有很快的处理速度和资源。（速度）
long poll 需要有很高的并发，也就是说同时接待客户的能力。（场地大小）
所以ajax轮询 和long poll 都有可能发生这种情况。

客户端：啦啦啦啦，有新信息么？
服务端：月线正忙，请稍后再试（503 Server Unavailable）
客户端：。。。。好吧，啦啦啦，有新信息么？
服务端：月线正忙，请稍后再试（503 Server Unavailable）

客户端：
然后服务端在一旁忙的要死：冰箱，我要更多的冰箱！更多。。更多。。（我错了。。这又是梗。。）

--------------------------
言归正传，我们来说Websocket吧
通过上面这个例子，我们可以看出，这两种方式都不是最好的方式，需要很多资源。
一种需要更快的速度，一种需要更多的'电话'。这两种都会导致'电话'的需求越来越高。
哦对了，忘记说了HTTP还是一个状态协议。
通俗的说就是，服务器因为每天要接待太多客户了，是个健忘鬼，你一挂电话，他就把你的东西全忘光了，把你的东西全丢掉了。你第二次还得再告诉服务器一遍。

所以在这种情况下出现了，Websocket出现了。
他解决了HTTP的这几个难题。
首先，被动性，当服务器完成协议升级后（HTTP->Websocket），服务端就可以主动推送信息给客户端啦。
所以上面的情景可以做如下修改。
客户端：啦啦啦，我要建立Websocket协议，需要的服务：chat，Websocket协议版本：17（HTTP Request）
服务端：ok，确认，已升级为Websocket协议（HTTP Protocols Switched）
客户端：麻烦你有信息的时候推送给我噢。。
服务端：ok，有的时候会告诉你的。
服务端：balabalabalabala
服务端：balabalabalabala
服务端：哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈
服务端：笑死我了哈哈哈哈哈哈哈

就变成了这样，只需要经过一次HTTP请求，就可以做到源源不断的信息传送了。（在程序设计中，这种设计叫做回调，即：你有信息了再来通知我，而不是我傻乎乎的每次跑来问你）
这样的协议解决了上面同步有延迟，而且还非常消耗资源的这种情况。
那么为什么他会解决服务器上消耗资源的问题呢？
其实我们所用的程序是要经过两层代理的，即HTTP协议在Nginx等服务器的解析下，然后再传送给相应的Handler（PHP等）来处理。
简单地说，我们有一个非常快速的接线员（Nginx），他负责把问题转交给相应的客服（Handler）。
本身接线员基本上速度是足够的，但是每次都卡在客服（Handler）了，老有客服处理速度太慢。，导致客服不够。
Websocket就解决了这样一个难题，建立后，可以直接跟接线员建立持久连接，有信息的时候客服想办法通知接线员，然后接线员在统一转交给客户。
这样就可以解决客服处理速度过慢的问题了。

同时，在传统的方式上，要不断的建立，关闭HTTP协议，由于HTTP是非状态性的，每次都要重新传输identity info（鉴别信息），来告诉服务端你是谁。
虽然接线员很快速，但是每次都要听这么一堆，效率也会有所下降的，同时还得不断把这些信息转交给客服，不但浪费客服的处理时间，而且还会在网路传输中消耗过多的流量/时间。
但是Websocket只需要一次HTTP握手，所以说整个通讯过程是建立在一次连接/状态中，也就避免了HTTP的非状态性，服务端会一直知道你的信息，直到你关闭请求，这样就解决了接线员要反复解析HTTP协议，还要查看identity info的信息。
同时由客户主动询问，转换为服务器（推送）有信息的时候就发送（当然客户端还是等主动发送信息过来的。。），没有信息的时候就交给接线员（Nginx），不需要占用本身速度就慢的客服（Handler）了
--------------------
至于怎么在不支持Websocket的客户端上使用Websocket。。答案是：不能
但是可以通过上面说的 long poll 和 ajax 轮询来 模拟出类似的效果

WebSocket with Flask
HTML5 以前，HTML 还不支持 WebSocket ，当时如果要进行实时的内容更新，要么使用 Ajax轮询(Polling)或者使用 Comet 技术。

Non-Websocket


Ajax 轮询


在 2005 年， Jesse James Garrett 提出 Ajax (Asynchronous JavaScript and XML, 异步 Javascript 和 XML)。具体请看Ajax: A New Approach to Web Applications 。并且从那时开始流行使用 Ajax 进行异步处理客户端请求。【关于异步处理请求的历史，可以看 http://en.wikipedia.org/wiki/Ajax_(programming) 中相关的介绍】。 XMLHttpRequest 在后台对服务器发起 request ，当收到 response 的时候，进行 DOM 操作，从而达到部分更新页面内容的目的（而不需要整个页面刷新）。


Ajax 轮询 可以做到接近实时的更新内容，但是因为是由客户端发起请求，即服务器处于被动的状态，这种“实时”存在缺陷： (1) 伪实时。服务器有更新的时候，只有客户端发起请求，服务器才能将更新返回到客户端。 (2) 数据更新量少的时候，容易造成浪费带宽、流量。 (3) 请求频率难以把握。太快会对服务器造成过大的压力，而太慢又不够“实时”，权衡频率需要考虑的因素很多。


Comet 技术


Comet 是指不需要客户端浏览器安装任何插件，仅靠浏览器和服务器之间的长 HTTP 连接实现服务器向客户端通信（服务器推）的技术。 Comet 有两种方式： Ajax长轮询 和 iframe with htmlfile stream


iframe with htmlfile streaming


这种技术，暂时没使用过。基本原理是使用 iframe 标签在 html 中插入一个隐藏的帧，向服务器建立长连接，服务器不断地向 iframe 输入数据。


Ajax 长轮询


Ajax 长轮询本质上也是 Ajax 轮询，不同的是，在服务器端做了些修改。当服务器没有更新的时候，服务器将请求阻塞，直到 有更新 或 连接超时。当请求结束之后再进行第二次的请求。


这种方式基本上可以避开 Ajax 轮询的缺陷。 Tornado 框架中的 Asynchronous 功能就是通过阻塞请求实现异步更新。 通过 Tornado 框架提供的 Asynchronous 功能可以实现实时数据传递。欢迎参考我在学习使用 tornado 异步功能时实现的两段应用：


https://github.com/shonenada/chat-in-command-line
https://github.com/shonenada/guess-number // 这程序功能不完善，但实现了异步的功能。
WebSocket


WebSocket 是 HTML5 的新功能，它是一种 TCP 协议。当客户端和服务器完成握手，建立连接之后，ws 就如普通 socket 一样，在两者之间进行通信。


理解了基本通信原理，就可以进行编程了。


前面已说，WS 是一种 TCP 协议，所以是语言无关的，用任何语言都可以实现服务器端的编程。我选择了 Python，使用 _flask: http://flask.pocoo.org/ 作为框架，以 _Gevent: http://www.gevent.org/ 和 _gevent-websocket:https://pypi.python.org/pypi/gevent-websocket/ 做 HttpServer。


实时更新基本的实现思路：


客户端发起 ws 连接请求
服务器响应，并且把 ws 加入到 observer 数组中。
当某一 ws 向服务器发送信息时，服务器遍历 observers 数组向每一个元素发送信息。
ws 断开连接时，从 observer 中剔除。
具体实现代码：


# manage.py
from geventwebsocket.handler import WebSocketHandler
from gevent.pywsgi import WSGIServer
from flask import Flask, request, render_template, abort


import message




msgsrv = message.MessageServer()


app = Flask(__name__)




@app.route('/')
def index():
    return render_template('message.html')




@app.route('/message/')
def message():
    if request.environ.get('wsgi.websocket'):
        ws = request.environ['wsgi.websocket']
        msgsrv.observers.append(ws)
        while True:
            if ws.socket:
                message = ws.receive()
                if message:
                    msgsrv.add_message("%s" % message)
            else:
                abort(404)
    return "Connected!"




if __name__ == '__main__':
    http_server = WSGIServer(('', 5000), app, handler_class=WebSocketHandler)
    http_server.serve_forever()
# message.py
from geventwebsocket import WebSocketError




class MessageServer(object):


    def __init__(self):
        self.observers = []


    def add_message(self, msg):
        for ws in self.observers:
            try:
                ws.send(msg)
            except WebSocketError:
                self.observers.pop(self.observers.index(ws))
                print ws, 'is closed'
                continue
<!-- templates/message.html -->
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
    <head>
        <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
        <meta http-equiv="Content-Language" content="zh-CN"/>
        <title>实时消息</title>
        <link rel="stylesheet" href="http://getbootstrap.com/2.3.2/assets/css/bootstrap.css">
        <script type="text/javascript" src="http://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.10.2/jquery.min.js"></script>
        <script type="text/javascript" charset="utf-8">
        $(document).ready(function(){
            $('form').submit(function(event){
                ws.send($(this).serialize());
                return false;
            });
            if ("WebSocket" in window) {
                ws = new WebSocket("ws://" + document.domain + ":5000/message/");
                ws.onmessage = function (msg) {
                    console.log(msg.data);
                };
            } else {
                alert("WebSocket not supported");
            }
            window.onbeforeunload = function() {
                ws.onclose = function () {
                    console.log('unlodad')
                };
                ws.close()
            };
        });
        </script>
    </head>
    <body>
        <div class="header container">
            <h1>实时消息</h1>
            <ul class="tabs">
                <li class="active">
                    <a href="/">DEMO</a>
                </li>
            </ul>
        </div>
        <div class="container">
            Pls check your Chrome console.
            <form class="row" id="message_form">
                <div class="span10">
                    <div class="clearfix">
                        <label for="chat_content">消息</label>
                        <div class="input">
                            <textarea id="chat_content" name="content" class="xlarge" rows="6"></textarea>
                        </div>
                    </div>
                    <div class="well align-center">
                        <input type="submit" class="btn primary" value="发布">
                        &nbsp;
                        <input type="reset" class="btn" value="清空">
                    </div>
                </div>
            </form>
        </div>
        <div class="footer container">
            <p>
                &copy; Copyright by shonenada
            </p>
        </div>
    </body>
</html>
~接下来可以实现 HTML5 的桌面直播了。

最近应项目组要求研究了下WebRTC(目前支持Firefox和Chrome)，WebRTC，名称源自网页实时通信（Web Real-Time Communication）的缩写，是一个支持网页浏览器进行实时语音对话或视频对话的技术，是谷歌2010年以6820万美元收购Global IP Solutions公司而获得的一项技术。WebRTC使得开发者在浏览器无需安装任何插件就可以实现语音视频通信。

        为了将近期成果做个总结，决定写一个"Web即时通讯“的专题，因为WebSocket是WebRTC的基础，WebSocket为WebRTC负责客服端发现和数据转发，（因为WebSocket是一项“服务器推”技术，如果想更深入了解这方面的技术，可参考博文Comet：基于 HTTP 长连接的“服务器推”技术 ）。基本上能实现WebSocket，就能实现WebRTC（浏览器支持方面有差异，目前IE10以上浏览器、Opera/Firefox/Chrome支持WebSocket，但各版本IE不支持WebRTC），

       所以先从WebSocket开始。目前大部分实现WebSocket有三种方式，分别是使用Node.js、tomcat7、spring4。下面将逐一介绍。

   

一、使用Node.js作为信令服务器实现WebRTC

      通过收集整理网上资料发现，大部分WebRTC信令服务器使用Node.Js（如果不清楚WebRTC相关技术术语，请自行学习初探WebRTC 这篇文章不错，有图有真相
）, 下面列出三个经本人测试可用的Demo,(下载地址为WebRTC Demo)。 其中第三个demo是根据博文最简单的WebRTC示例  整理而来的。

        以第三个demo为例，安装完NodeJS后，使用node server.js启动信令服务器。就可以Chrome上分别输入http://127.0.0.1:3000和http://127.0.0.1:3000#true测试了。

            Node.js做信令服务器代码少，测试比较方便，这方面的DEMO也特别多。

二、使用Tomcat7作为WebSocket数据转发服务器

      有博友用Tomcat7做WebSocket数据转发服务器，实现了类似WebQQ的在线聊天室，详见博文基于Tomcat7、Java、WebSocket的服务器推送聊天室 后续的WebRTC视频聊天没有涉及，不过应该可以实现，本人没有去实验。

      这类实现方式和特定的服务器有关，系统部署到其他应用服务器如WebLogic,Jetty等，可能功能就会失效。所以使用该种方式实现需要考虑清楚。     

三、使用Spring4作为WebSocket数据转发服务器

     Spring4出现后，增加了对WebSocket的支持，这对java web开发者来说，是个好消息，因为可以不用针对具体的应用服务器实现WebSocket。而Spring是java web开发中应用比较广泛的了。使用该种方式实现的demo可参照博文Spring WebSocket教程（一）  和Spring WebSocket教程（二）   ，它实现了一个文档编辑实时同步和简单的web聊天功能。这个例子采用了Spring MVC+Spirng4+Hibernate3框架，并使用了Maven进行jar包依赖管理和项目构建，数据库采用的是mysql，作者已经发项目发布到gitHub上，地址为https://github.com/xjyaikj/OnlinePreparation（这位博文的作者还是相当给力的）

      我在本地能正常运行项目，但是给出的数据库只有表结构，没有数据。后来我手动添加了数据，如果需要数据可以给我留言啊。

结束语 

      基于Spring4的Demo没有实现WebRTC，因为我们项目中也是用SpringMVC+Spring4+Hibernate+Maven，所以后续的文章会以这个demo为基础实现一个web聊天室（包括WebSocket实现的文字聊天和WebRTC视频聊天）以及基于WebSocket消息推送实现的实时曲线图。

      先上图预告一下：

web聊天室，实现了即时通信

下面为实时曲线，会随着时间动态变化

      最后谢谢引用的超链接的原始作者，正式因为有大家分享技术，才能使后来者少走弯路。后续如果时间允许我也会将我的项目demo放到github上。

      下篇文章将会讲一下web聊天室（WebSocket实现文字聊天）。

一、什么是Websocket

websocket是html5提出的一个协议规范，参考rfc6455. 不过目前还都是在草案，没有成为标准，毕竟html5还在路上。

websocket约定了一个通信的规范，通过一个握手的机制，客户端（浏览器）和服务器（web server）之间能建立一个类似tcp的连接，从而方便c－s之间的通信。

在websocket出现之前，web交互一般是基于http协议的短连接或者长连接。

短连接的过程大概有下面几个步骤：

（1）建立tcp连接；

（2）浏览器发出http请求；

（3）web server应答；

（4）断开tcp连接；

优点是简洁明了，缺点也很明显，每一次的交互中，建立和断开tcp连接带来了比较大的开销，而且http协议头比较长，也会带来带宽的浪费。

通过设置http头中的keep－alive域可以实现http长连接，避免了建立和断开连接的开销，但是http协议头的问题仍然无法解决。

除此之外，web server主动向浏览器推送数据的处理会比较麻烦，要么是浏览器发起轮询（毫无疑问，这是一个低效的方式），或者利用comet技术，比较复杂，而且这已经不是在html层面上解决问题了。

而web socket的出现，解决了上面描述的问题。

二、Websocket握手协议

websocket是一种全新的协议，不属于http无状态协议，协议名为"ws"，这意味着一个websocket连接地址会是这样的写法：ws://**。

websocket协议本质上是一个基于tcp的协议。建立连接需要握手，客户端（浏览器）首先向服务器（web server）发起一条特殊的http请求，web server解析后生成应答到浏览器，这样子一个websocket连接就建立了，直到某一方关闭连接。

由于是草案的原因，前前后后就出现了多个版本的握手协议，分情况说明一下：

（1） 基于flash的握手协议

使用场景是IE的多数版本，因为IE的多数版本不都不支持WebSocket协议，以及FF、CHROME等浏览器的低版本，还没有原生的支持WebSocket。此处，server唯一要做的，就是准备一个WebSocket-Location域给client，没有加密，可靠性很差。

客户端请求：

GET /ls HTTP/1.1
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
Host: www.qixing318.com
Origin: http://www.qixing318.com

服务器返回：

HTTP/1.1 101 Web Socket Protocol Handshake
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
WebSocket-Origin: http://www.qixing318.com
WebSocket-Location: ws://www.qixing318.com/ls

（2）基于md5加密方式的握手协议

客户端请求：

GET /demo HTTP/1.1
Host: example.com
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key2: **
Upgrade: WebSocket
Sec-WebSocket-Key1: **
Origin: http://www.qixing318.com
[8-byte security key]

服务端返回：

HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
WebSocket-Origin: http://www.qixing318.com
WebSocket-Location: ws://example.com/demo
[16-byte hash response]

其中 Sec-WebSocket-Key1，Sec-WebSocket-Key2 和 [8-byte security key] 这几个头信息是web server用来生成应答信息的来源，依据 draft-hixie-thewebsocketprotocol-76 草案的定义。

web server基于以下的算法来产生正确的应答信息：

1）逐个字符读取 Sec-WebSocket-Key1 头信息中的值，将数值型字符连接到一起放到一个临时字符串里，同时统计所有空格的数量；

2）将在第（1）步里生成的数字字符串转换成一个整型数字，然后除以第（1）步里统计出来的空格数量，将得到的浮点数转换成整数型；

3）将第（2）步里生成的整型值转换为符合网络传输的网络字节数组；

4）对 Sec-WebSocket-Key2 头信息同样进行第（1）到第（3）步的操作，得到另外一个网络字节数组；

5）将 [8-byte security key] 和在第（3）、（4）步里生成的网络字节数组合并成一个16字节的数组；

6）对第（5）步生成的字节数组使用MD5算法生成一个哈希值，这个哈希值就作为安全密钥返回给客户端，以表明服务器端获取了客户端的请求，同意创建websocket连接

（3） 基于sha加密方式的握手协议

也是目前见的最多的一种方式，这里的版本号目前是需要13以上的版本。

客户端请求：

GET /ls HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: www.qixing318.com
Sec-WebSocket-Origin: http://www.qixing318.com
Sec-WebSocket-Key: 2SCVXUeP9cTjV+0mWB8J6A==
Sec-WebSocket-Version: 13

服务器返回：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: mLDKNeBNWz6T9SxU+o0Fy/HgeSw=

这个的原理，就是把客户端上报的key拼上一段GUID “258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11″，拿这个字符串做SHA-1 hash计算，然后再把得到的结果通过base64加密，最后在返回给客户端。

三、Websocket数据帧

WebScoket协议中，数据以帧序列的形式传输，具体的协议标准可以参考rfc6455

（1）客户端向服务器传输的数据帧必须进行掩码处理：服务器若接收到未经过掩码处理的数据帧，则必须主动关闭连接。

（2）服务器向客户端传输的数据帧一定不能进行掩码处理。客户端若接收到经过掩码处理的数据帧，则必须主动关闭连接。
针对上情况，发现错误的一方可向对方发送close帧（状态码是1002，表示协议错误），以关闭连接。

FIN：1位

表示这是消息的最后一帧（结束帧），一个消息由一个或多个数据帧构成。若消息由一帧构成，起始帧即结束帧。

RSV1，RSV2，RSV3：各1位

MUST be 0 unless an extension is negotiated that defines meanings for non-zero values. 

If a nonzero value is received and none of the negotiated extensions defines the meaning of such a nonzero value, the receiving endpoint MUST _Fail the WebSocket Connection_

大致意思是如果未定义扩展，各位是0；如果定义了扩展，即为非0值。如果接收的帧此处非0，扩展中却没有该值的定义，那么关闭连接。

OPCODE：4位

解释PayloadData，如果接收到未知的opcode，接收端必须关闭连接。

0×0表示附加数据帧

0×1表示文本数据帧

0×2表示二进制数据帧

0×3-7暂时无定义，为以后的非控制帧保留

0×8表示连接关闭

0×9表示ping

0xA表示pong

0xB-F暂时无定义，为以后的控制帧保留

MASK：1位

用于标识PayloadData是否经过掩码处理。如果是1，Masking-key域的数据即是掩码密钥，用于解码PayloadData。客户端发出的数据帧需要进行掩码处理，所以此位是1。

Payload length：7位，7+16位，7+64位, PayloadData的长度（以字节为单位）。

(1) 如果其值在0-125，则是payload的真实长度。

(2) 如果值是126，则后面2个字节形成的16位无符号整型数的值是payload的真实长度。注意，网络字节序，需要转换。

(3) 如果值是127，则后面8个字节形成的64位无符号整型数的值是payload的真实长度。注意，网络字节序，需要转换。

长度表示遵循一个原则，用最少的字节表示长度（我理解是尽量减少不必要的传输）。举例说，payload真实长度是124，在0-125之间，必须用前7位表示；不允许长度1是126或127，然后长度2是124，这样违反原则。

分片：

这种情况就比较复杂，具体可以参考rfc，一般在日常中用到的应该会比较少。

四、客户端API

websocket的客户端api描述可以参考这里，一个简单的代码参考：

<!DOCTYPE HTML>
<html>
<head>
<script type="text/javascript"> function WebSocketTest() { if ("WebSocket" in window) { alert("WebSocket is supported by your Browser!"); // Let us open a web socket var ws = new WebSocket("ws://localhost:9998/echo"); ws.onopen = function() { // Web Socket is connected, send data using send() ws.send("Message to send"); alert("Message is sent..."); }; ws.onmessage = function(evt) { var received_msg = evt.data; alert("Message is received..."); }; ws.onclose = function() { // websocket is closed. alert("Connection is closed..."); }; } else { // The browser doesn't support WebSocket alert("WebSocket NOT supported by your Browser!"); } } </script>
</head>
<body>
<div id="sse">
   <a href="javascript:WebSocketTest()">Run WebSocket</a>
</div>
</body>
</html>

五、服务器处理

目前开源的websocket server的代码还是不少的。

自己也整理过一份c的，支持上面三种握手情况，并嵌在reactor框架下使用，在chrome下测试过。

https://github.com/gaccob/gbase/blob/master/net/wsconn.h

https://github.com/gaccob/gbase/blob/master/net/wsconn.c

六、目前主流的浏览器支持情况

Chrome	Supported in version 4+
Firefox	Supported in version 4+
Internet Explorer	Supported in version 10+
Opera	Supported in version 10+
Safari	Supported in version 5+

七、参考文章

http://zh.wikipedia.org/wiki/WebSocket

http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/1112_huangxa_websocket/

http://blog.csdn.net/fenglibing/article/details/7100070

http://www.cnblogs.com/caosiyang/archive/2012/08/14/2637721.html