websocket協(xié)議是基于tcp的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了瀏覽器與客戶端的全雙工通信,與http協(xié)議不同的是，它允許服務(wù)器主動(dòng)推送消息給客戶端。這樣便可以取代原來(lái)低效的輪詢。
背景
在websocket出現(xiàn)之前，客戶端獲取服務(wù)器消息，需要通過(guò)不停的輪詢。有如下缺陷：
1）服務(wù)器被迫為每個(gè)客戶端使用許多不同的底層TCP連接：一個(gè)用于向客戶端發(fā)送信息，其它用于接收每個(gè)傳入消息。
2）http協(xié)議有額外的開(kāi)銷，每個(gè)消息都有HTTP頭。
3）客戶端需要通過(guò)映射來(lái)維護(hù)傳出連接和傳人連接用以追蹤響應(yīng)。
Websocket協(xié)議的出現(xiàn)正是彌補(bǔ)了上述缺陷，實(shí)現(xiàn)全雙工通信，允許服務(wù)器主動(dòng)推送消息給客戶端。
協(xié)議分析
websocket協(xié)議分為兩部分，一是握手建立連接；二是數(shù)據(jù)傳輸。
建立連接；
websocket的連接建立是基于http協(xié)議的。
請(qǐng)求報(bào)文示例：
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection:Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
響應(yīng)報(bào)文示例：
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
下面來(lái)分析一下上述報(bào)文：
WebSocket借用http請(qǐng)求進(jìn)行握手，相比正常的http請(qǐng)求，多了一些內(nèi)容。其中，
HTTP/1.1 101表示websocket連接已成功建立，其他任何code表示連接建立失敗。
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
表示希望將http協(xié)議升級(jí)到Websocket協(xié)議。
Sec-WebSocket-Key是瀏覽器隨機(jī)生成的base64 encode的值，用來(lái)詢問(wèn)服務(wù)器是否是支持WebSocket。
服務(wù)器返回
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
告訴瀏覽器即將升級(jí)的是Websocket協(xié)議
Sec-WebSocket-Accept是將請(qǐng)求包"Sec-WebSocket-Key"的值，與"258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11″這個(gè)字符串進(jìn)行拼接，然后對(duì)拼接后的字符串進(jìn)行sha-1運(yùn)算，再進(jìn)行base64編碼得到的。用來(lái)說(shuō)明自己是WebSocket助理服務(wù)器。
Sec-WebSocket-Version是WebSocket協(xié)議版本號(hào)。
若請(qǐng)求報(bào)文中，Sec-WebSocket-Version: 25，服務(wù)端可能的響應(yīng)會(huì)是
HTTP/1.1 400 Bad Request ... Sec-WebSocket-Version: 13, 8, 7
此時(shí)客戶端將會(huì)重新進(jìn)行握手，并將版本修改為 Sec-WebSocket-Version: 13
數(shù)據(jù)傳輸：
websocket協(xié)議中數(shù)據(jù)是通過(guò)一系列的幀來(lái)傳輸。出于安全性考慮，所有客戶端發(fā)往服務(wù)器的數(shù)據(jù)幀需要掩碼，若服務(wù)器收到未掩碼的數(shù)據(jù)幀將會(huì)主動(dòng)斷開(kāi)連接；所有服務(wù)器發(fā)往客戶端的數(shù)據(jù)幀不能掩碼，若客戶端收到掩碼的數(shù)據(jù)幀將會(huì)主斷開(kāi)連接。
數(shù)據(jù)幀的定義：
FIN： 1 bit －－是否是消息的最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀。一個(gè)消息可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送，第一個(gè)幀也可能是最后一個(gè)幀。
RSV1, RSV2, RSV3： 1 bit each－－ 保留字段，如果有自定義的擴(kuò)展數(shù)據(jù)時(shí)使用。當(dāng)沒(méi)有擴(kuò)展數(shù)據(jù)時(shí)，若保留字段非0，則會(huì)導(dǎo)致連接失敗。
Opcode: 4 bits－－說(shuō)明數(shù)據(jù)的類型。eg：%x1表示文本幀；%x2表示二進(jìn)制幀；%x8表示關(guān)閉連接幀；%x9表示ping幀；%xA 表示 pong幀。從此可以看出，目前websocket支持的傳輸類型包含文本，二進(jìn)制和ping／pong。
Mask: 1 bit－－是否掩碼。（規(guī)則上文已述）
Payload length: 7 bits, 7+16 bits, or 7+64 bits－－數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
Masking-key: 0 or 4 bytes－－掩碼的key（若mask is 1）
Payload data: (x+y) bytes－－ 數(shù)據(jù)，包含擴(kuò)展數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)。
Extension data: x bytes－－私有定制協(xié)議。
Application data: y bytes－－傳輸?shù)臄?shù)據(jù)
示例
o 非掩碼的Hello： * 0x81 0x05 0x48 0x65 0x6c 0x6c 0x6f
注解：
0x81 -->10000001
-->Fin＝1（最后幀）；RSV＝000；Opcode＝0001（文本幀）
0x05 -->00000101
--> mask=0（不掩碼）;Payload length=0000101(5個(gè)字符)
0x48 0x65 0x6c 0x6c 0x6f -->Hello
o掩碼的Hello： * 0x81 0x85 0x37 0xfa 0x21 0x3d 0x7f 0x9f 0x4d 0x51 0x58 (contains "Hello")
o多幀不掩碼的Hello * 0x01 0x03 0x48 0x65 0x6c (contains "Hel")
0x80 0x02 0x6c 0x6f (contains "lo")
256字節(jié)二進(jìn)制非掩碼數(shù)據(jù)* 0x82 0x7E 0x0100 [256 bytes of binary data]
64KiB單幀二進(jìn)制非掩碼數(shù)據(jù)
0x82 0x7F 0x0000000000010000 [65536 bytes of binary data]
數(shù)據(jù)發(fā)送規(guī)則：
1）保證連接狀態(tài)為open。
2）不知大小或太大的數(shù)據(jù)，會(huì)分為一系列的幀來(lái)發(fā)送。
3）數(shù)據(jù)發(fā)送幀中必須標(biāo)明數(shù)據(jù)類型
4）最后一個(gè)數(shù)據(jù)幀必須將Fin設(shè)置為1
5）客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)必須掩碼
6）擴(kuò)展數(shù)據(jù)必須有定義
7）數(shù)據(jù)必須通過(guò)下行連接發(fā)送。
