【转】websocket协议规范

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英文版

http://tools.ietf.org/html/rfc6455

Introduction

很多网站为了实现实时推送技术，会采用轮询（polling）的方法：在特定的时间间隔内（如1s），由Client对Server发起Http Request，然后由Server返回最新的数据给Client。这种方法需要Client不停的向Server发起请求，然而HTTP Request Header是非常长的，会浪费带宽和服务器资源。

HTML5 定义了WebSocket协议（下面简称WS），用于实现一种全双工的通信方式。

WS可以分为两个阶段：

1、握手阶段（在建立TCP连接之后）；

2、数据传输阶段；

Websocket的握手过程比较简单：

Client给Server发一个Http Request，Server给Client回一个Http Response，即握手阶段是基于HTTP协议的。

WS握手的一个例子：

Client Request

Connection:Upgrade
Host:echo.websocket.org
Origin:http://websocket.org
Sec-WebSocket-Key:ov0xgaSDKDbFH7uZ1o+nSw==
Sec-WebSocket-Version:13
Upgrade:websocket

其中，

Connection头的作用是与Server协商，我们别用HTTP了，改用WS协议吧；

Sec-WebSocket-Key头是Client产生的一串随机数，然后base64之后填进去的；

Sec-WebSocket-Version头指WS协议的版本；

Server Response

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection:Upgrade
Date:Sun, 29 Jan 2012 18:05:49 GMT
Sec-WebSocket-Accept:7vI97qQ5QRxq6lD6E5RRX36mOBc=
Server:jetty
Upgrade:websocket

其中，

Connection头的作用是告诉Client，同意采用WS协议；

Sec-WebSocket-Accept头是根据Sec-WebSocket-Key计算出来的值，计算方法如下：

BASE64( SHA1( ${Sec-WebSocket-Key} + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" ) )

握手成功后，进入数据流阶段，这个阶段和HTTP协议就没什么关系了。

下面是ws协议传输的数据格式：

      0                   1                   2                   3

      0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

     +-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+

     |F|R|R|R| opcode|M| Payload len |    Extended payload length    |

     |I|S|S|S|  (4)  |A|     (7)     |             (16/64)           |

     |N|V|V|V|       |S|             |   (if payload len==126/127)   |

     | |1|2|3|       |K|             |                               |

     +-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +

     |     Extended payload length continued, if payload len == 127  |

     + - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+

     |                               |Masking-key, if MASK set to 1  |

     +-------------------------------+-------------------------------+

     | Masking-key (continued)       |          Payload Data         |

     +-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +

     :                     Payload Data continued ...                :

     + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +

     |                     Payload Data continued ...                |

     +---------------------------------------------------------------+

说明：

FIN：1位，用来表明这是一个消息的最后的消息片断，当然第一个消息片断也可能是最后的一个消息片断；

RSV1, RSV2, RSV3: 分别都是1位，如果双方之间没有约定自定义协议，那么这几位的值都必须为0,否则必须断掉WebSocket连接；

Opcode:4位操作码，定义有效负载数据，如果收到了一个未知的操作码，连接也必须断掉，以下是定义的操作码：
* %x0 表示连续消息片断
* %x1 表示文本消息片断
* %x2 表未二进制消息片断
* %x3-7 为将来的非控制消息片断保留的操作码
* %x8 表示连接关闭
* %x9 表示心跳检查的ping
* %xA 表示心跳检查的pong
* %xB-F 为将来的控制消息片断的保留操作码

Mask:1位，定义传输的数据是否有加掩码,如果设置为1,掩码键必须放在masking-key区域，客户端发送给服务端的所有消息，此位的值都是1；

Payload length: 传输数据的长度，以字节的形式表示：7位、7+16位、或者7+64位。如果这个值以字节表示是0-125这个范围，那这个值就表示传输数据的长度；如果这个值是126，则随后的两个字节表示的是一个16进制无符号数，用来表示传输数据的长度；如果这个值是127,则随后的是8个字节表示的一个64位无符合数，这个数用来表示传输数据的长度。多字节长度的数量是以网络字节的顺序表示。负载数据的长度为扩展数据及应用数据之和，扩展数据的长度可能为0,因而此时负载数据的长度就为应用数据的长度。

Masking-key:0或4个字节，客户端发送给服务端的数据，都是通过内嵌的一个32位值作为掩码的；掩码键只有在掩码位设置为1的时候存在。
Payload data: (x+y)位，负载数据为扩展数据及应用数据长度之和。
Extension data:x位，如果客户端与服务端之间没有特殊约定，那么扩展数据的长度始终为0，任何的扩展都必须指定扩展数据的长度，或者长度的计算方式，以及在握手时如何确定正确的握手方式。如果存在扩展数据，则扩展数据就会包括在负载数据的长度之内。

Application data:y位，任意的应用数据，放在扩展数据之后，应用数据的长度=负载数据的长度-扩展数据的长度。

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