websocket介绍
WebSocket 协议在2008年诞生,2011年成为国际标准。所有浏览器都已经支持了。是一种网络通信协议。RFC6455 定义了它的通信标准。
WebSocket 是 HTML5 开始提供的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议。服务器可以主动向客户端推送信息,客户端也可以主动向服务器发送信息
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(webserver)之间能建立一个类似tcp的连接,从而方便c-s之间的通信
官方文档:
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebSocket
http://www.rfcreader.com/#rfc6455
为什么需要websocket
HTTP 协议是一种无状态的、无连接的、单向的应用层协议。它采用了请求/响应模型。通信请求只能由客户端发起,服务端对请求做出应答处理。这种通信模型有一个弊端:HTTP 协议无法实现服务器主动向客户端发起消息。
解决:
1 ajax 轮询 浪费资源
2 websocket 建立一次连接 一直保持连接状态 效率高。
websocket特点
(1)建立在 TCP 协议之上,服务器端的实现比较容易。
(2)与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443,并且握手阶段采用 HTTP 协议,因此握手时不容易屏蔽,能通过各种 HTTP 代理服务器。
(3)数据格式比较轻量,性能开销小,通信高效。
(4)可以发送文本,也可以发送二进制数据。
(5)没有同源限制,客户端可以与任意服务器通信。
(6)协议标识符是ws(如果加密,则为wss),服务器网址就是 URL。
websocket应用场景
web聊天室
股票
图文直播
即时消息推送
....
websocket步骤
1 客户端连接服务端
2 握手
3 数据传输
WebSocket类的使用
WebSocket 对象作为一个构造函数,用于新建 WebSocket 实例。
const socket = new WebSocket('ws://localhost:8080’);
readyState属性返回实例对象的当前状态,共有四种。
CONNECTING:值为0,表示正在连接。
OPEN:值为1,表示连接成功,可以通信了。
CLOSING:值为2,表示连接正在关闭。
CLOSED:值为3,表示连接已经关闭,或者打开连接失败。
实例对象的onopen属性,用于指定连接成功后的回调函数。
实例对象的onclose属性,用于指定连接关闭后的回调函数。
实例对象的onmessage属性,用于指定收到服务器数据后的回调函数。
实例对象的onerror属性,用于指定报错时的回调函数。
实例对象的send()方法用于向服务器发送数据。
实例对象的close()方法关闭websocket连接
websocket 握手
基于flash的握手协议
基于md5加密方式的握手协议
基于sha1加密方式的握手协议
1 获取客户端上报的 Sec-WebSocket-Key
2 拼接 key+ 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11(GUID)
3 字符串做SHA-1 hash计算 ,然后再把得到的结果通过base64编码,最后再返回给客户端
客户端发起连接Handshake请求信息
GET / HTTP/1.1
Host: 192.168.113.132:9999
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:64.0) Gecko/20100101 Firefox/64.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,zh-TW;q=0.7,zh-HK;q=0.5,en-US;q=0.3,en;q=0.2
Accept-Encoding: gzip, deflate
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://192.168.113.132:8080
Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate
Sec-WebSocket-Key: W4DP8Q3mdbzAdGiCmEdyzQ==
Connection: keep-alive, Upgrade
Pragma: no-cache
Cache-Control: no-cache
Upgrade: websocket
服务端响应:
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Version: 13
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept:key
Sec-WebSocket-Protocol: chat
Upgrade:WebSocket
表示这是一个特殊的 HTTP 请求,请求的目的就是要将客户端和服务器端的通讯协议从 HTTP 协议升级到 WebSocket 协议。
Sec-WebSocket-Key
是一段浏览器base64加密的密钥,server端收到后需要提取Sec-WebSocket-Key 信息,然后加密。
Sec-WebSocket-Accept
服务器端在接收到的Sec-WebSocket-Key密钥后追加一段神奇字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”,并将结果进行sha-1哈希,然后再进行base64加密返回给客户端(就是Sec-WebSocket-Key)。
Sec-WebSocket-Protocol
表示客户端请求提供的可供选择的子协议,及服务器端选中的支持的子协议,“Origin”服务器端用于区分未授权的websocket浏览器
Sec-WebSocket-Version: 13
客户端在握手时的请求中携带,这样的版本标识,表示这个是一个升级版本,现在的浏览器都是使用的这个版本。
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
101为服务器返回的状态码,所有非101的状态码都表示handshake并未完成。
实战web聊天室
web页面 index.html
<!doctype html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, user-scalable=no"/>
<style type="text/css">
body,p{margin:0px; padding:0px; font-size:14px; color:#333; font-family:Arial, Helvetica, sans-serif;}
#box,.but-box{width:50%; margin:5px auto;border-radius:5px}
#box{border:1px #ccc solid;height:400px;width:700px;margin-top:50px;overflow-y:auto; overflow-x:hidden; position:relative;}
#user-box{margin-right:111px; height:100%;overflow-y:auto;overflow-x: hidden;}
#msg-box{width:110px; overflow-y:auto; overflow-x:hidden; float:right; border-left:1px #ccc solid; height:100%; background-color:#F1F1F1;}
button{float:right; width:80px; height:35px; font-size:18px;}
input{width:100%; height:30px; padding:2px; line-height:20px; outline:none; border:solid 1px #CCC;}
.but-box p{margin-right:160px;}
</style>
<script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/2.2.1/jquery.min.js"></script>
</head>
<body>
<h3 style="margin-left:600px">这是个web聊天室 </h3>
<div id="box">
<div id="msg-box"></div>
<div id="user-box"></div>
</div>
<div class="but-box">
<button id="send">发送</button>
<p><textarea cols="60" style="resize:none" id="content"> </textarea></p>
</div>
</body>
</html>
<script>
var name = prompt('请输入用户名:');
socket = new WebSocket('ws://192.168.113.136:8888');
console.log(socket)
socket.onopen = function(){
console.log('connected success');
socket.send('login==='+name);
}
socket.onmessage = function(e){
data = JSON.parse(e.data);
console.log(data);
if(data.type=='login'){
$('#user-box').append('<li style="color:gray">'+data.msg+'</li>');
}
if(data.type=='user'){
$('#msg-box').html('');
for(i=0;i<data.name.length;i++){
$('#msg-box').append('<li style="color:gray">'+data.name[i]+'</li>');
}
}
if(data.type=='con'){
$('#user-box').append('<li><span style="color:blue">'+data.time+'</span><span style="color:red">'+data.name+'</span><span style="color:blue">'+data.content+'</span></li>');
}
}
document.onkeydown = function(e){
if(e.keyCode==13){
send();
}
}
$('#send').click(function(){
send();
})
function send(){
content = $('#content').val();
$('#content').val('');
if(content==''){
return false;
}
socket.send('con==='+content);
}
</script>
服务端 server.php
<?php
class Ws{
public $socket = null;
public $sockts = [];
public $write = null;
public $except = null;
public $user= [];
public function __construct($ip,$port){
$this->socket = socket_create(AF_INET,SOCK_STREAM,SOL_TCP);
socket_set_option($this->socket,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,true);
socket_bind($this->socket,$ip,$port);
socket_listen($this->socket);
$this->sockts[] = $this->socket;
while(true){
$tmp_sockets = $this->sockts;
socket_select($tmp_sockets,$write,$except,null);
foreach($tmp_sockets as $sock){
if($sock==$this->socket){
$conSock = socket_accept($this->socket);
$this->sockts[] = $conSock;
$this->user[] = ['socket'=>$conSock,'handshake'=>false];
}else{
$request = socket_read($sock,1024);
$k = $this->getUserIndex($sock);
if(strlen($request)==8){
$this->close($k);
continue;
}
if(!$this->user[$k]['handshake']){
$response = $this->handleShake($request);
socket_write($sock,$response,strlen($response));
$this->user[$k]['handshake'] = true;
}else{
$msg = $this->decode($request);
$this->send($msg,$k);
}
}
}
}
}
private function close($k){
socket_close($this->user[$k]['socket']);
unset($this->user[$k]);
$this->sockts = null;
$this->sockts[] = $this->socket;
foreach($this->user as $v){
$this->sockts[] = $v['socket'];
}
}
private function getUserName(){
foreach($this->user as $v){
$name[] = $v['name'];
}
return $name;
}
private function send($msg,$k){
$arr = explode('===',$msg);
if($arr[0]=='login'){
$this->user[$k]['name'] = $arr[1];
$res['msg'] = $arr[1].':login success';
$res['type'] = 'login';
$names['name'] = $this->getUserName();
$names['type'] = 'user';
$names = $this->encode(json_encode($names));
foreach($this->user as $v){
socket_write($v['socket'],$names,strlen($names));
}
}
if($arr[0]=='con'){
$res['content'] = $arr[1];
$res['name'] = $this->user[$k]['name'];
$res['time'] = date('Y-m-d H:i:s',time());
$res['type'] ='con';
}
$res = $this->encode(json_encode($res));
foreach($this->user as $v){
socket_write($v['socket'],$res,strlen($res));
}
}
private function getUserIndex($sock){
foreach($this->user as $k=>$v){
if($v['socket']==$sock){
return $k;
}
}
}
private function encode($msg) {
$frame = [];
$frame[0] = '81';
$len = strlen($msg);
if ($len < 126) {
$frame[1] = $len < 16 ? '0' . dechex($len) : dechex($len);
} else if ($len < 65025) {
$s = dechex($len);
$frame[1] = '7e' . str_repeat('0', 4 - strlen($s)) . $s;
} else {
$s = dechex($len);
$frame[1] = '7f' . str_repeat('0', 16 - strlen($s)) . $s;
}
$data = '';
$l = strlen($msg);
for ($i = 0; $i < $l; $i++) {
$data .= dechex(ord($msg{$i}));
}
$frame[2] = $data;
$data = implode('', $frame);
return pack("H*", $data);
}
private function handleShake($request){
preg_match("/Sec-WebSocket-Key: (.*)\r\n/",$request,$match);
$key = $match[1];
$new_key = base64_encode(sha1($key.'258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11',true));
$response = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n";
$response .= "Upgrade: websocket\r\n";
$response .= "Connection: Upgrade\r\n";
$response .= "Sec-WebSocket-Accept: $new_key\r\n";
$response .= "Sec-WebSocket-Protocol: chat\r\n\r\n";
return $response;
}
private function decode($buffer) {
$decoded = '';
$len = ord($buffer[1]) & 127;
if ($len === 126) {
$masks = substr($buffer, 4, 4);
$data = substr($buffer, 8);
} else if ($len === 127) {
$masks = substr($buffer, 10, 4);
$data = substr($buffer, 14);
} else {
$masks = substr($buffer, 2, 4);
$data = substr($buffer, 6);
}
for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
$decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
}
return $decoded;
}
}
new Ws(0,8888);
先运行服务端
php server.php