go的websocket实现原理与用法详解

本文实例讲述了go的websocket实现原理与用法。分享给大家供大家参考,具体如下:

websocket分为握手和数据传输阶段,即进行了HTTP握手 + 双工的TCP连接

RFC协议文档在:http://tools.ietf.org/html/rfc6455

握手阶段

握手阶段就是普通的HTTP

客户端发送消息:

?

GET /chat HTTP/1.1
  Host: server.example.com
  Upgrade: websocket
  Connection: Upgrade
  Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
  Origin: http://example.com
  Sec-WebSocket-Version: 13

服务端返回消息:

?

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

这里的Sec-WebSocket-Accept的计算方法是:

base64(hsa1(sec-websocket-key + 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11))

如果这个Sec-WebSocket-Accept计算错误浏览器会提示:

Sec-WebSocket-Accept dismatch

如果返回成功,Websocket就会回调onopen事件

数据传输

websocket的数据传输使用的协议是:

参数的具体说明在这:

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。

实例

具体使用go的实现例子:

客户端:

html:

<html>

<head>

<script type="text/javascript" src="./jquery.min.js"></script>

</head>

<body>

<input type="button" id="connect" value="websocket connect" />

<input type="button" id="send" value="websocket send" />

<input type="button" id="close" value="websocket close" />

</body>

<script type="text/javascript" src="./websocket.js"></script>

</html>

var socket;js:

$("#connect").click(function(event){

socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8000");

socket.onopen = function(){

alert("Socket has been opened");

}

socket.onmessage = function(msg){

alert(msg.data);

}

socket.onclose = function() {

alert("Socket has been closed");

}

});

$("#send").click(function(event){

socket.send("send from client");

});

$("#close").click(function(event){

socket.close();

})

复制代码服务端:

代码如下:

package main import( "net" "log" "strings" "crypto/sha1" "io" "encoding/base64" "errors" ) func main() { ln, err := net.Listen("tcp", ":8000") if err != nil { log.Panic(err) } for { conn, err := ln.Accept() if err != nil { log.Println("Accept err:", err) } for { handleConnection(conn) } } } func handleConnection(conn net.Conn) { content := make([]byte, 1024) _, err := conn.Read(content) log.Println(string(content)) if err != nil { log.Println(err) } isHttp := false // 先暂时这么判断 if string(content[0:3]) == "GET" { isHttp = true; } log.Println("isHttp:", isHttp) if isHttp { headers := parseHandshake(string(content)) log.Println("headers", headers) secWebsocketKey := headers["Sec-WebSocket-Key"] // NOTE:这里省略其他的验证 guid := "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" // 计算Sec-WebSocket-Accept h := sha1.New() log.Println("accept raw:", secWebsocketKey + guid) io.WriteString(h, secWebsocketKey + guid) accept := make([]byte, 28) base64.StdEncoding.Encode(accept, h.Sum(nil)) log.Println(string(accept)) response := "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" response = response + "Sec-WebSocket-Accept: " + string(accept) + "\r\n" response = response + "Connection: Upgrade\r\n" response = response + "Upgrade: websocket\r\n\r\n" log.Println("response:", response) if lenth, err := conn.Write([]byte(response)); err != nil { log.Println(err) } else { log.Println("send len:", lenth) } wssocket := NewWsSocket(conn) for { data, err := wssocket.ReadIframe() if err != nil { log.Println("readIframe err:" , err) } log.Println("read data:", string(data)) err = wssocket.SendIframe([]byte("good")) if err != nil { log.Println("sendIframe err:" , err) } log.Println("send data") } } else { log.Println(string(content)) // 直接读取 } } type WsSocket struct { MaskingKey []byte Conn net.Conn } func NewWsSocket(conn net.Conn) *WsSocket { return &WsSocket{Conn: conn} } func (this *WsSocket)SendIframe(data []byte) error { // 这里只处理data长度<125的 if len(data) >= 125 { return errors.New("send iframe data error") } lenth := len(data) maskedData := make([]byte, lenth) for i := 0; i < lenth; i++ { if this.MaskingKey != nil { maskedData[i] = data[i] ^ this.MaskingKey[i % 4] } else { maskedData[i] = data[i] } } this.Conn.Write([]byte{0x81}) var payLenByte byte if this.MaskingKey != nil && len(this.MaskingKey) != 4 { payLenByte = byte(0x80) | byte(lenth) this.Conn.Write([]byte{payLenByte}) this.Conn.Write(this.MaskingKey) } else { payLenByte = byte(0x00) | byte(lenth) this.Conn.Write([]byte{payLenByte}) } this.Conn.Write(data) return nil } func (this *WsSocket)ReadIframe() (data []byte, err error){ err = nil //第一个字节:FIN + RSV1-3 + OPCODE opcodeByte := make([]byte, 1) this.Conn.Read(opcodeByte) FIN := opcodeByte[0] >> 7 RSV1 := opcodeByte[0] >> 6 & 1 RSV2 := opcodeByte[0] >> 5 & 1 RSV3 := opcodeByte[0] >> 4 & 1 OPCODE := opcodeByte[0] & 15 log.Println(RSV1,RSV2,RSV3,OPCODE) payloadLenByte := make([]byte, 1) this.Conn.Read(payloadLenByte) payloadLen := int(payloadLenByte[0] & 0x7F) mask := payloadLenByte[0] >> 7 if payloadLen == 127 { extendedByte := make([]byte, 8) this.Conn.Read(extendedByte) } maskingByte := make([]byte, 4) if mask == 1 { this.Conn.Read(maskingByte) this.MaskingKey = maskingByte } payloadDataByte := make([]byte, payloadLen) this.Conn.Read(payloadDataByte) log.Println("data:", payloadDataByte) dataByte := make([]byte, payloadLen) for i := 0; i < payloadLen; i++ { if mask == 1 { dataByte[i] = payloadDataByte[i] ^ maskingByte[i % 4] } else { dataByte[i] = payloadDataByte[i] } } if FIN == 1 { data = dataByte return } nextData, err := this.ReadIframe() if err != nil { return } data = append(data, nextData…) return } func parseHandshake(content string) map[string]string { headers := make(map[string]string, 10) lines := strings.Split(content, "\r\n") for _,line := range lines { if len(line) >= 0 { words := strings.Split(line, ":") if len(words) == 2 { headers[strings.Trim(words[0]," ")] = strings.Trim(words[1], " ") } } } return headers }

后话

PS:后来发现官方也有实现了websocket,只是它不是在pkg下,而是在net的branch下

强烈建议使用官方的websocket,不要自己写 https://code.google.com/p/go.net/

当然如果自己实现了一遍协议,看官方的包自然会更清晰了。

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原始发表时间:2016-08-19

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