一、協議
WebSocket是一種基于TCP之上的客戶端與服務器全雙工通訊的協議，它在HTML5中被定義，也是新一代webapp的基礎規范之一。
它突破了早先的AJAX的限制，關鍵在于實時性，服務器可以主動推送內容 到客戶端！可能的應用有：多人在線游戲，即時聊天，實時監控，遠程桌面，新聞服務器等等。
對于我自己，當前最想嘗試的是canvas+websocket組合起來能做什么。
二、實現
由于握手的過程是一個標準的HTTP請求，因此 websocket 的實現有兩種選擇：1）TCP上實現； 2) 現有HTTP軟件上實現。后者的優勢在于可以共用現有的HTTP服務器端口，并且不用重新實現認證功能和解析HTTP請求的功能。
這個示例中使用的 node 的HTTP模塊。（TCP版及所有文件見 附件）
1、node服務器端代碼：
var http = require('http');var url = require('url');// var mime = require('mime');var crypto = require('crypto');var port = 4400;var server = http.createServer(); server.listen(port,function() { console.log('server is running on localhost:',port); server .on('connection',function(s) { console.log('on connection ',s); }) .on('request',onrequest) .on('upgrade',onupgrade); });var onrequest = function(req,res) { console.log( Object.keys(req) ,req.url,req['upgrade']); if( !req.upgrade ){ // 非upgrade請求選擇：中斷或提供普通網頁 res.writeHead(200, { 'content-type': 'text/plain' }); res.write( 'WebSocket server works!' ); } res.end(); return;};var onupgrade = function (req,sock,head) { // console.log('方法:',Object.keys(sock)); if(req.headers.upgrade !== 'WebSocket'){ console.warn('非法連接'); sock.end(); return; } bind_sock_event(sock); try{ handshake(req,sock,head); }catch(e){ console.error(e); sock.end(); }};// 包裝將要發送的幀var wrap = function(data) { var fa = 0x00, fe = 0xff, data = data.toString() len = 2+Buffer.byteLength(data), buff = new Buffer(len); buff[0] = fa; buff.write(data,1); buff[len-1] = fe; return buff;}// 解開接收到的幀var unwrap = function(data) { return data.slice(1,data.length-1);}var bind_sock_event = function(sock) { sock .on('data',function(buffer) { var data = unwrap(buffer); console.log('socket receive data : ',buffer,data,'/n>>> '+data); // send('hello html5,'+Date.now()) sock.emit('send',data); }) .on('close',function() { console.log('socket close'); }) .on('end',function() { console.log('socket end'); }) .on('send',function(data) { //自定義事件 sock.write(wrap(data),'binary'); })};var get_part = function(key) { var empty = '', spaces = key.replace(//S/g,empty).length, part = key.replace(//D/g,empty); if(!spaces) throw {message:'Wrong key: '+key,name:'HandshakeError'} return get_big_endian(part / spaces);}var get_big_endian = function(n) { return String.fromCharCode.apply(null,[3,2,1,0].map(function(i) { return n >> 8*i & 0xff }))}var challenge = function(key1,key2,head) { var sum = get_part(key1) + get_part(key2) + head.toString('binary'); return crypto.createHash('md5').update(sum).digest('binary');}var handshake = function(req,sock,head) { var output = [],h = req.headers, br = '/r/n'; // header output.push( 'HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake','Upgrade: WebSocket','Connection: Upgrade', 'Sec-WebSocket-Origin: ' + h.origin, 'Sec-WebSocket-Location: ws://' + h.host + req.url, 'Sec-WebSocket-Protocol: my-custom-chat-protocol'+br ); // body var c = challenge(h['sec-websocket-key1'],h['sec-websocket-key2'],head); output.push(c); sock.write(output.join(br),'binary');}2、瀏覽器客戶端代碼：
<html><head> <title>WebSocket Demo</title></head><style type="text/css"> textarea{width:400px;height:150px;display:block;overflow-y:scroll;} #output{width:600px;height:400px;background:whiteSmoke;padding:1em .5em;color:#000;border:none;} button{padding:.2em 1em;}</style><link href="layout.css" rel="stylesheet" type="text/css" /> <body><textarea id="output" readonly="readonly"></textarea><br><textarea id="input"></textarea><button id="send">send</button><script type="text/javascript">// localhostvar socket = new WebSocket('ws://192.168.144.131:4400/')socket.onopen = function(e) { log(e.type); socket.send('hello node');}socket.onclose = function(e) { log(e.type);}socket.onmessage = function(e) { log('receive @ '+ new Date().toLocaleTimeString() +'/n'+e.data); output.scrollTop = output.scrollHeight}socket.onclose = function(e) { log(e.type);}socket.addEventListener('close',function() { log('a another close event handler..');},false);// domvar id = function(id) { return document.getElementById(id);}var output = id('output'), input = id('input'), send = id('send');var log = function(msg) { output.textContent += '> '+msg + '/n'}send.addEventListener('click',function() { socket.send(input.value);},false);</script></body></html>三、細節
在 http 協議之上的 websocket 協議實現只有兩步：握手，發送數據。
1、握手
握手的過程被稱為 challenge-response。首先客戶端發起一個名為Upgrade的HTTP GET請求，服務器驗證此請求，給出101響應以表示接受此次協議升級，握手即完成了。
chrome inspector美化過的握手信息：
Request URL:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
Request Method:GET
Status Code:101 WebSocket Protocol Handshake
Request Headers
Connection:Upgrade
Host:192.168.144.131:4400
Origin:http://localhost:800
Sec-WebSocket-Key1:p2 G 947T 80 661 jAf2
Sec-WebSocket-Key2:z Z Q ^326 5 9= 7s1 1 7H4
Sec-WebSocket-Protocol::my-custom-chat-protocol
Upgrade:WebSocket
(Key3):7C:44:56:CA:1F:19:D2:0A
Response Headers
Connection:Upgrade
Sec-WebSocket-Location:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
Sec-WebSocket-Origin:http://localhost:800
Sec-WebSocket-Protocol:my-custom-chat-protocol
Upgrade:WebSocket
(Challenge Response):52:DF:2C:F4:50:C2:8E:98:14:B7:7D:09:CF:C8:33:40
請求頭部分
Host: websocket服務器主機
Connection: 連接類型
Upgrade: 協議升級類型
Origin: 訪問來源
Sec-WebSocket-Protocol: 可選，子協議名稱，由應用自己定義，多個協議用空格分割。(*另外一個僅剩的可選項是cookie)
Sec-WebSocket-Key1: 安全認證key，xhr請求不能偽造'sec-'開頭的請求頭。
Sec-WebSocket-Key2: 同上
Key3: 響應體內容,8字節隨機。
響應頭部分
Sec-WebSocket-Protocol: 必須包含請求的子協議名
Sec-WebSocket-Origin: 必須等于請求的來源
Sec-WebSocket-Location: 必須等于請求的地址
Challenge Response: 響應體內容，根據請求中三個key計算得來，16字節。
應答字符串計算過程偽代碼:
part_1 = key1中所有數字 / key1中空格數量part_2 同上sum = big_endian(part_1)+big_endian(part_2)+key3challenge_response = md5_digest(sum);
32位整數的big_endian計算策略：
# 很類似于rgba顏色計算,從下面的函數可以看出計算過程var big_endian = function(n) { return [3,2,1,0].map(function(i) { return n >> 8*i & 0xff });}big_endian(0xcc77aaff);// -> [204, 119, 170, 255]2、發送數據
WebSocket API的被設計成用事件處理數據，客戶端只要得到事件通知就可以獲取到完整的數據，而不需要手動處理緩沖器。
這種情況下，每一筆數據被稱為一幀。在規范的定義中，它的頭部必須以0x00開始，尾部屬性以0xff結束，這樣每一次數據發送至少有兩個字節。
服務器實現中，收到數據時要截掉頭尾；而發送數據是要包裝頭尾。格式如下：
# '你好'的原始二進制表示，請求頭和這里都是utf8編碼
<Buffer e4 bd a0 e5 a5 bd>
# 包裝后的二進制表示。
<Buffer 00 e4 bd a0 e5 a5 bd ff>
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助。
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