基於socket實現websocket服務

時間 2019-11-12

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websocket原理html

首先，Websocket是一個持久化的協議，相對於HTTP這種非持久的協議來講。web

HTTP的生命週期經過 Request 來界定，也就是一個 Request 一個 Response ，那麼在 HTTP1.0 中，此次HTTP請求就結束了。瀏覽器

在HTTP1.1中進行了改進，使得有一個keep-alive，也就是說，在一個HTTP鏈接中，能夠發送多個Request，接收多個Response。可是請記住 Request = Response，在HTTP中永遠是這樣，也就是說一個request只能有一個response。並且這個response也是被動的，不能主動發起。服務器

Websocket是基於HTTP協議的，或者說借用了HTTP的協議來完成一部分握手。websocket

首先咱們來看個典型的 Websocket 握手app

GET /chat HTTP/1.1 Host: server.example.com Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw== Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat Sec-WebSocket-Version: 13 Origin: http://example.com

熟悉HTTP的童鞋可能發現了，這段相似HTTP協議的握手請求中，多了幾個東西。我會順便講解下做用。socket

Upgrade: websocket Connection: Upgrade

這個就是Websocket的核心了，告訴 Apache 、 Nginx 等服務器：注意啦，我發起的是Websocket協議，快點幫我找到對應的助理處理~不是那個老土的HTTP。ide

Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw== Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat Sec-WebSocket-Version: 13

Sec-WebSocket-Key 是一個 Base64 encode 的值，這個是瀏覽器隨機生成的，告訴服務器：泥煤，不要忽悠窩，我要驗證尼是否是真的是Websocket助理。加密

而後， Sec_WebSocket-Protocol 是一個用戶定義的字符串，用來區分同URL下，不一樣的服務所須要的協議。spa

最後， Sec-WebSocket-Version 是告訴服務器所使用的 Websocket Draft （協議版本），在最初的時候，Websocket協議還在 Draft 階段，各類奇奇怪怪的協議都有，並且還有不少期奇奇怪怪不一樣的東西，什麼Firefox和Chrome用的不是一個版本之類的，後來作了統一。

而後服務器會返回下列東西，表示已經接受到請求，成功創建Websocket啦！

HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk= Sec-WebSocket-Protocol: chat

這裏開始就是HTTP最後負責的區域了，告訴客戶，我已經成功切換協議啦~

Upgrade: websocket Connection: Upgrade

依然是固定的，告訴客戶端即將升級的是 Websocket 協議，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。

而後， Sec-WebSocket-Accept 這個則是通過服務器確認，而且加密事後的 Sec-WebSocket-Key 。

後面的， Sec-WebSocket-Protocol 則是表示最終使用的協議。

至此，HTTP已經完成它全部工做了。

實例

<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<h1>lujiacheng</h1>
<script>
    ws=new WebSocket("ws://127.0.0.1:8096")
    ws.onopen=function () {
        alert('successful');
        ws.send("Hellowww");
    }

    ws.onmessage=function (event) {
        alert(event.data)
    }
</script>

</body>
</html>

client.html

import socket
import base64
import hashlib
import struct

# 向客戶端發送消息
def send_msg(conn,msg_bytes):
    token=b"\x81"
    length=len(msg_bytes)
    if length<126:
        token+=struct.pack("B",length)
    elif length<0xFFFF:
        token+=struct.pack("!BH",126,length)
    else:
        token+=struct.pack("!BQ",127,length)
    msg=token+msg_bytes
    print(msg)
    conn.send(msg)
    return True


def get_websocket_message(str_header):
    header,body=str_header.split(b'\r\n\r\n')
    header_dict={}
    headers=header.split(b'\r\n')
    for str_spilt in headers:
           str_hd=str_spilt.split(b':')
           if len(str_hd)==2:
               header_dict[str(str_hd[0],encoding='utf-8')]=str(str_hd[1],encoding='utf-8').strip()
    magic_string = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
    values=header_dict['Sec-WebSocket-Key']+magic_string
    ac=base64.b64encode(hashlib.sha1(values.encode('utf-8')).digest())

    request_tpl="HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \
                "Upgrade: websocket\r\n" \
                "Connection: Upgrade\r\n" \
                "Sec-WebSocket-Accept: %s\r\n\r\n" %(str(ac,encoding='utf-8'))

    return request_tpl.encode('utf-8')


sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
sock.bind(('127.0.0.1',8096))

sock.listen(5)

# 等待用戶鏈接
conn,addr=sock.accept()

# 握手消息
data=conn.recv(8096)

# 獲取握手消息，magic_string，shal加密
# 發送給客戶端
recv=get_websocket_message(data)
conn.send(recv)

# 創建成功後，接收客戶端發過來的消息
info = conn.recv(1024)

# 解析客戶端發過來的數據
while True:
    # payload_len決定數據頭和數據所佔的位數
    # payload_len等於126，要在日後移2字節，即16bit
    # payload_len等於127，要在日後移8字節，即64bit
    # mask解碼
    payload_len=info[1] & 127
    if payload_len==126:
        extend_payload_len=info[2:4]
        mask=info[4:8]
        decoded=info[8:]
    elif payload_len==127:
        extend_payload_len = info[2:10]
        mask = info[10:14]
        decoded = info[14:]
    else:
        extend_payload_len = None
        mask = info[2:6]
        decoded = info[6:]

    bytes_list=bytearray()
    for i in range(len(decoded)):
        chunk=decoded[i] ^ mask[i % 4]
        bytes_list.append(chunk)

    body=str(bytes_list,encoding="utf-8")
    print(body)

    text=input(">>>")
    send_msg(conn,bytes(text,encoding="utf-8"))