websocket 初步認識

什麼是websocket

WebSocket是web瀏覽器和服務器之間的一種全雙工通訊協議，其中WebSocket協議由IETF定位標準，WebSocket API由W3C定位標準。一旦Web客戶端與服務器創建起鏈接，以後的所有數據通訊都經過這個鏈接進行。通訊過程當中，支持發送JSON、XML、HTML或圖片等任意格式的數據。

WS（WebSocket）與HTTP協議相比

相同點主要有：

• 都是基於TCP的應用層協議；
• 都使用Request/Response模型進行鏈接的創建；
• 在鏈接的創建過程當中對錯誤的處理方式相關，在這階段WS可能返回和HTTP相同的返回碼
• 均可以在網絡中傳輸數據

不一樣之處在於：

• WS使用HTTP來創建鏈接，可是定義了一系列新的header域，這些域在HTTP中並不會使用；
• WS的鏈接不能經過中間人來轉發，它必須是一個直接鏈接——那網關如何轉發？分別創建 client-網關、網關-upstream的鏈接？
• WS鏈接創建以後，通訊雙方均可以在任什麼時候刻向另外一方發送數據；
• WS鏈接創建以後，數據的傳輸使用幀來傳遞，再也不須要Request消息
• WS的數據幀有序

主要特色

• 推送功能：服務器能夠直接向客戶端推送消息。
• 減小通訊量：只要第一次創建鏈接，就能夠一直進行通訊，不像HTTP協議，須要頻繁的創建請求，一問一答的模式。此外，WebSocket的頭部數據也比較少。

握手協議

websocket是基於TCP的一個應用協議，與HTTP協議的關聯之處在於websocket的握手數據被HTTP服務器看成HTTP包來處理，主要經過update request HTTP包創建起鏈接，以後的通訊所有使用websocket本身的協議。

請求：TCP鏈接創建後，客戶端發送websocket的握手請求，請求報文頭部以下：

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
**Upgrade: websocket**
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: https://example.com
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

• 第一行爲請求的方法，類型必須爲GET，協議版本號必須大於1.1
• Upgrade字段必須包含，值爲websocket
• Connection字段必須包含，值爲Upgrade
• Sec-WebSocket-Key字段必須包含，記錄着握手過程當中必不可少的鍵值。
• Sec-WebSocket-Protocol字段必須包含，記錄者使用的自協議
• Origin：做安全使用，防止跨站攻擊，瀏覽器通常會使用這個來標誌原始域。

響應：服務器接收到請求後，返回狀態碼101 Switching Protocols的響應。

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

• Sec-WebSocket-Accept字段是由握手請求中的Sec-WebSocket-Key字段生成的。

握手成功後，通訊再也不使用HTTP協議，而採用WebSocket獨立的數據幀。

websocket鏈接關閉狀態碼錶

狀態碼	名稱	描述
0-999		保留段，未使用
1000	CLOSE_NORMAL	正常關閉
1001	CLOSE_GOING_AWAY	終端離開，可能由於服務端錯誤，也可能由於瀏覽器正從打卡鏈接的頁面跳轉離開
1002	CLOSE_PROTOCOL_ERROR	因爲協議錯誤而斷開鏈接
1003	CLOSE_SUPPORTED	因爲收到不容許的數據而斷開鏈接（例如：僅接收文本數據的終端接收了二進制數據）
1004		保留
1005	CLOSE_NO_STATUS	保留. 表示沒有收到預期的狀態碼.
1006	CLOSE_ABNORMAL	保留. 用於指望收到狀態碼時鏈接非正常關閉 (也就是說, 沒有發送關閉幀).
1007	Unsupported Data	因爲收到了格式不符的數據而斷開鏈接
1008	Policy Violation	因爲收到不符合約定的數據而斷開鏈接
1009	CLOSE_TOO_LARGE	因爲收到過大的數據幀而斷開鏈接
1010	Missing Extension	客戶端指望服務器商定一個或者多個拓展，但服務器沒有處理，所以客戶端斷開鏈接。
1011	Internal Error	客戶端因爲遇到沒有預料的狀況阻止其完成請求, 所以服務端斷開鏈接.
1012	Service Restart	服務因爲重啓斷開鏈接
1013	Try Again Later	服務器因爲臨時緣由斷開鏈接
1015	TLS Handshake	保留. 表示鏈接因爲沒法完成 TLS 握手而關閉 (例如沒法驗證服務器證書).

詳見：https://wdd.js.org/websocket-close-reasons.html

附錄

附錄1: 全雙工VS單工

• 全雙工（Full Duplex）：是通訊傳輸的一個術語。通訊容許數據在兩個方向上同時傳輸，它在能力上至關於兩個單工通訊方式的結合。全雙工指能夠同時（瞬時）進行信號的雙向傳輸（A-》B且B-》A）。例如，電話。

• 半雙工（Half Duplex）：指一個時間段內只有一個動做發生。例如：對講機。

• 單工：就是隻容許甲方向乙方傳送信息，而乙方不能向甲方傳送。

附錄2: Python Websockets Module has no attribute

報錯：

AttributeError: module 'websocket' has no attribute 'WebSocket'

ws = websocket.WebSocket()

緣由：安裝錯module，應該安裝 websocket_client，而不是websocket

參考：https://stackoverflow.com/questions/40212252/python-websockets-module-has-no-attribute