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WebSocket能干些啥?

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用户7353950
发布2022-06-23 15:28:17
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发布2022-06-23 15:28:17
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文章被收录于专栏:IT技术订阅IT技术订阅

1)通知功能:

保持一个长连接,当服务端游新的消息,能够实时的推送到使用方。像知乎的点赞通知、评论等,都可以使用WebSocket通信。

某些使用H5的客户端,为了简化开发,也会使用WebSocket进行消息的通知,由于它是实时推送的,会有更好的用户体验。

2)数据收集:

一些次优级别的数据,比如行为日志、trace、异常执栈收集等,都可以开辟专门的WebSocket通道进行传输。这能够增加信息的集中度,并能及时的针对用户的行为进行合适的配置推送。由于大多数浏览器内核都支持,它将使客户端APM编程模型变得简单。

3)加密 && 认证:

虽然使用Fiddler、Charles等能够抓到很多WebSocket包。但如果同时开启SSL,传输加密后的二进制数据,会大幅增加破解的成本,会安全的多。

4)反向控制钩子:

这个...由于是双工长连接,服务端完全可以推送一些钩子命令,甚至直接是代码,在客户端进行执行。比如截个屏,录个音,种个小马。用户只要通过了授权申请,剩下的就随你发挥了。

所以就一个梗:支付宝偷偷调用你的相机给你拍照

下面我们就来了解websocket协议:

HTTP是单工的还是双工的还是半双工的
先来区分三者的含义
  1. 单工:数据传输只允许在一个方向上的传输,只能一方来发送数据,另一方来接收数据并发送。例如:对讲机
  2. 半双工:数据传输允许两个方向上的传输,但是同一时间内,只可以有一方发送或接受消息。例如:打电话
  3. 全双工:同时可进行双向传输。例如:websocket
http协议是什么工作模式呢

分版本,版本不同,工作模式不同

  1. http1.0:单工。因为是短连接,客户端发起请求之后,服务端处理完请求并收到客户端的响应后即断开连接。
  2. http1.1:半双工。默认开启长连接keep-alive,开启一个连接可发送多个请求。
  3. http2.0:全双工,允许服务端主动向客户端发送数据。
TCP三次握手四次挥手

TCP 是面向连接的协议,所以使用 TCP 前必须先建立连接,而建立连接是通过三次握手而进行的。

  • 一开始,客户端和服务端都处于 CLOSED 状态。先是服务端主动监听某个端口,处于 LISTEN 状态

第一个报文—— SYN 报文

  • 客户端会随机初始化序号(client_isn),将此序号置于 TCP 首部的「序号」字段中,同时把 SYN 标志位置为 1 ,表示 SYN 报文。接着把第一个 SYN 报文发送给服务端,表示向服务端发起连接,该报文不包含应用层数据,之后客户端处于SYN-SENT 状态。

第二个报文 —— SYN + ACK 报文

  • 服务端收到客户端的 SYN 报文后,首先服务端也随机初始化自己的序号(server_isn),将此序号填入 TCP 首部的「序号」字段中,其次把 TCP 首部的「确认应答号」字段填入 client_isn + 1, 接着把 SYNACK 标志位置为1。最后把该报文发给客户端,该报文也不包含应用层数据,之后服务端处于 SYN-RCVD 状态。

第三个报文 —— ACK 报文

  • 客户端收到服务端报文后,还要向服务端回应最后一个应答报文,首先该应答报文 TCP 首部 ACK 标志位置为 1 ,其次「确认应答号」字段填入 server_isn + 1 ,最后把报文发送给服务端,这次报文可以携带客户到服务器的数据,之后客户端处于 ESTABLISHED 状态。
  • 服务器收到客户端的应答报文后,也进入 ESTABLISHED 状态。

从上面的过程可以发现第三次握手是可以携带数据的,前两次握手是不可以携带数据的,这也是面试常问的题。

一旦完成三次握手,双方都处于 ESTABLISHED 状态,此致连接就已建立完成,客户端和服务端就可以相互发送数据了。

为什么是三次握手?不是两次、四次?

可以从以下的三个方面分析为什么是三次握手,不是两次、四次的原因:

  • 三次握手才可以阻止历史重复连接的初始化(主要原因)
  • 三次握手才可以同步双方的初始序列号
  • 三次握手才可以避免资源浪费
原因一:避免历史连接

简单来说,三次握手的首要原因是为了防止旧的重复连接初始化造成混乱。

网络环境是错综复杂的,往往并不是如我们期望的一样,先发送的数据包,就先到达目标主机,反而它很骚,可能会由于网络拥堵等乱七八糟的原因,会使得旧的数据包,先到达目标主机,那么这种情况下 TCP 三次握手是如何避免的呢?

三次握手避免历史连接

客户端连续发送多次 SYN 建立连接的报文,在网络拥堵等情况下:

  • 一个「旧 SYN 报文」比「最新的 SYN 」 报文早到达了服务端;
  • 那么此时服务端就会回一个 SYN + ACK 报文给客户端;
  • 客户端收到后可以根据自身的上下文,判断这是一个历史连接(序列号过期或超时),那么客户端就会发送 RST 报文给服务端,表示中止这一次连接。

如果是两次握手连接,就不能判断当前连接是否是历史连接,三次握手则可以在客户端(发送方)准备发送第三次报文时,客户端因有足够的上下文来判断当前连接是否是历史连接:

  • 如果是历史连接(序列号过期或超时),则第三次握手发送的报文是 RST 报文,以此中止历史连接;
  • 如果不是历史连接,则第三次发送的报文是 ACK 报文,通信双方就会成功建立连接;

所以, TCP 使用三次握手建立连接的最主要原因是防止历史连接初始化了连接。

原因二:同步双方初始序列号

TCP 协议的通信双方, 都必须维护一个「序列号」, 序列号是可靠传输的一个关键因素,它的作用:

  • 接收方可以去除重复的数据;
  • 接收方可以根据数据包的序列号按序接收;
  • 可以标识发送出去的数据包中, 哪些是已经被对方收到的;

可见,序列号在 TCP 连接中占据着非常重要的作用,所以当客户端发送携带「初始序列号」的 SYN 报文的时候,需要服务端回一个 ACK 应答报文,表示客户端的 SYN 报文已被服务端成功接收,那当服务端发送「初始序列号」给客户端的时候,依然也要得到客户端的应答回应,这样一来一回,才能确保双方的初始序列号能被可靠的同步。

四次握手与三次握手

四次握手其实也能够可靠的同步双方的初始化序号,但由于第二步和第三步可以优化成一步,所以就成了「三次握手」。

而两次握手只保证了一方的初始序列号能被对方成功接收,没办法保证双方的初始序列号都能被确认接收。

原因三:避免资源浪费

如果只有「两次握手」,当客户端的 SYN 请求连接在网络中阻塞,客户端没有接收到ACK 报文,就会重新发送 SYN ,由于没有第三次握手,服务器不清楚客户端是否收到了自己发送的建立连接的 ACK 确认信号,所以每收到一个 SYN 就只能先主动建立一个连接,这会造成什么情况呢?

如果客户端的 SYN 阻塞了,重复发送多次 SYN 报文,那么服务器在收到请求后就会建立多个冗余的无效链接,造成不必要的资源浪费。

两次握手会造成资源浪费

即两次握手会造成消息滞留情况下,服务器重复接受无用的连接请求 SYN 报文,而造成重复分配资源。

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原始发表:2022-05-18,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • HTTP是单工的还是双工的还是半双工的
    • 先来区分三者的含义
      • http协议是什么工作模式呢
        • TCP三次握手四次挥手
        • 为什么是三次握手?不是两次、四次?
          • 原因一:避免历史连接
            • 原因二:同步双方初始序列号
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