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WebSocket

news 来源：原创 2025/7/13 11:01:02

握手

1 客户端发起握手请求：客户端向服务器发送一个特殊的HTTP请求，其中包含一个Upgrade字段，表明客户端希望将该连接从HTTP协议升级为WebSocket协议。请求的关键部分包括：

GET请求：客户端使用GET方法请求与WebSocket连接

Connection字段：值为Upgrade，指示连接要从HTTP升级。
Upgrade字段：值为websocket，表示升级的目标协议。
Sec-WebSocket-Key：随机生成的Base64编码密钥，用于握手的安全性验证。
Sec-WebSocket-Version：协议版本号，通常为13。

2 服务器响应握手请求：服务器接收到握手请求后，确认请求是否有效，并返回一个包含101 Switching Protocols状态码的响应，表示协议升级成功。服务器的响应包括：

HTTP 101状态码：101 状态码表示服务器已经理解了客户端的请求，并将通过 Upgrade 消息头通知客户端采用不同的协议来完成这个请求。
Upgrade字段：与客户端相同，表明升级为WebSocket协议。
Sec-WebSocket-Accept：根据客户端的Sec-WebSocket-Key计算出的验证密钥，用于完成握手的安全性校验。这个密钥是通过将Sec-WebSocket-Key与一个常量字符串进行拼接(258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11)，然后通过SHA-1哈希生成，再进行Base64编码得到的。

3 连接升级完成：握手完成后，HTTP连接升级为WebSocket连接，客户端和服务器可以通过这个持久的连接开始双向通信。

帧

1、FIN: 占 1 个 bit

        0：不是消息的最后一个分片 1：是消息的最后一个分片

        2、RSV1, RSV2, RSV3：各占 1 个 bit一般情况下全为 0。当客户端、服务端协商采用         WebSocket 扩展时，这三个标志位可以非 0，且值的含义由扩展进行定义。如果出现非零的值，且并没有采用 WebSocket 扩展，连接出错。

3、Opcode: 4 个 bit

        %x0：表示一个延续帧。当 Opcode 为 0 时，表示本次数据传输采用了数据分片，当前收到的数据帧为其中一个数据分片；

        %x1：表示这是一个文本帧（frame）；

        %x2：表示这是一个二进制帧（frame）；

        %x3-7：保留的操作代码，用于后续定义的非控制帧；

        %x8：表示连接断开；

        %x9：表示这是一个 ping 操作；

        %xA：表示这是一个 pong 操作；

        %xB-F：保留的操作代码，用于后续定义的控制帧。

4、Mask: 1 个 bit 表示是否要对数据载荷进行掩码异或操作。

        0：否 1：是

5、Payload length: 7bit or 7 + 16bit or 7 + 64bit

表示数据载荷的长度

  x 为 0~126：数据的长度为 x 字节；

       x 为 126：后续 2 个字节代表一个 16 位的无符号整数，该无符号整数的值为数据的长度；

       x 为 127：后续 8 个字节代表一个 64 位的无符号整数（最高位为 0），该无符号整数的值为数据的长度。

6、Masking-key: 0 or 4bytes

        当 Mask 为 1，则携带了 4 字节的 Masking-key；
        当 Mask 为 0，则没有 Masking-key。
7、Payload Data: 载荷数据

j = i % 4
maskkey[4] // j用来形容maskkey 0 1 2 3
payload[N] // i是给payload做索引用的

payload[i] ^= maskkey[j];

每个WebSocket数据帧包含两个主要部分：帧头（Header）和有效载荷（Payload），帧头部分包含了控制信息，而有效载荷部分则是实际传输的数据。

FIN：表示该数据帧是否是消息的最后一个帧，值为1表示结束，0表示后续还有帧。
Opcode：标识该数据帧的类型，如文本帧、二进制帧等。常见的值为
- 0x1：文本帧（UTF-8编码）
- 0x2：二进制帧
- 0x8：关闭帧
- 0x9：Ping帧
- 0xA：Pong帧
Mask：标识数据帧的有效载荷是否进行了掩码操作。客户端发送的帧必须带有掩码，而服务器发送的帧可以不带掩码。
Payload Length：有效载荷的长度，值为7位或更多，具体取决于载荷的大小。
Masking Key：如果Mask位为1，则这个字段存在，用于解码有效载荷数据。
Masking Key：如果Mask位为1，则这个字段存在，用于解码有效载荷数据。

客户端发送一帧数据

服务端回复同样的数据

部分测试代码

服务端

使用acl做Websocket服务端 , 只需要在HttpServlet类里面重载doWebSocket方法就可以实现websocket协议的交互

如果要加上ssl验证 , 在创建HttpServlet之前调用conn->setup_hook即可实现wss加密,否则普通的websocket连接将失败

客户端

使用libhv做websocket客户端 , examples里面的例子相当的简单，如果需要支持wss, 则需要在连接之前调用withTLS把初始化的hssl_ctx_opt_t设置进去即可。

wss 报文

server

client

使用了ssl加密之后抓包发现多了很多TLS的报文，且看不到自己发送的明文了

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