基于socket实现websocket服务

时间 2019-11-12

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websocket原理html

首先，Websocket是一个持久化的协议，相对于HTTP这种非持久的协议来讲。web

HTTP的生命周期经过 Request 来界定，也就是一个 Request 一个 Response ，那么在 HTTP1.0 中，此次HTTP请求就结束了。浏览器

在HTTP1.1中进行了改进，使得有一个keep-alive，也就是说，在一个HTTP链接中，能够发送多个Request，接收多个Response。可是请记住 Request = Response，在HTTP中永远是这样，也就是说一个request只能有一个response。并且这个response也是被动的，不能主动发起。服务器

Websocket是基于HTTP协议的，或者说借用了HTTP的协议来完成一部分握手。websocket

首先咱们来看个典型的 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的童鞋可能发现了，这段相似HTTP协议的握手请求中，多了几个东西。我会顺便讲解下做用。socket

Upgrade: websocket Connection: Upgrade

这个就是Websocket的核心了，告诉 Apache 、 Nginx 等服务器：注意啦，我发起的是Websocket协议，快点帮我找到对应的助理处理~不是那个老土的HTTP。ide

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

Sec-WebSocket-Key 是一个 Base64 encode 的值，这个是浏览器随机生成的，告诉服务器：泥煤，不要忽悠窝，我要验证尼是否是真的是Websocket助理。加密

而后， Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串，用来区分同URL下，不一样的服务所须要的协议。spa

最后， Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的 Websocket Draft （协议版本），在最初的时候，Websocket协议还在 Draft 阶段，各类奇奇怪怪的协议都有，并且还有不少期奇奇怪怪不一样的东西，什么Firefox和Chrome用的不是一个版本之类的，后来作了统一。

而后服务器会返回下列东西，表示已经接受到请求，成功创建Websocket啦！

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

这里开始就是HTTP最后负责的区域了，告诉客户，我已经成功切换协议啦~

Upgrade: websocket Connection: Upgrade

依然是固定的，告诉客户端即将升级的是 Websocket 协议，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。

而后， Sec-WebSocket-Accept 这个则是通过服务器确认，而且加密事后的 Sec-WebSocket-Key 。

后面的， Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。

至此，HTTP已经完成它全部工做了。

实例

<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

# 向客户端发送消息
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)

# 等待用户链接
conn,addr=sock.accept()

# 握手消息
data=conn.recv(8096)

# 获取握手消息，magic_string，shal加密
# 发送给客户端
recv=get_websocket_message(data)
conn.send(recv)

# 创建成功后，接收客户端发过来的消息
info = conn.recv(1024)

# 解析客户端发过来的数据
while True:
    # payload_len决定数据头和数据所占的位数
    # payload_len等于126，要在日后移2字节，即16bit
    # payload_len等于127，要在日后移8字节，即64bit
    # mask解码
    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"))

WebSocket.py