1 什么是websocket?

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的, 基于http/1.1的协议。
能更好的节省服务器资源和带宽，并且能够更实时地进行通讯。
在2008年诞生，2011年成为国际标准。

2 websocket与http关系

(1) 相同点

  • 都是应用层的协议

  • 都是基于TCP的协议

    (2) 不同点

  • HTTP/1.x 不支持服务器主动推送，只能在客户端发起请求后做出回应。

  • 连接过程不同, websocket在进行3次TCP握手后, 还要进行一次websocket握手, 把协议升级到websocket

3 websocket的应用场景

  • 用户下订单后, 向后台管理人员推送新订单通知
  • 用户A 关注了 用户B, 系统需要向用户B推送提示消息
  • 即时聊天

    4 为什么不使用HTTP/1.1实现主动推送?

    HTTP/1.1要实现推送, 很容易想到的方法是通过轮询, 比如每隔1秒由客户端对服务器发出HTTP请求，了解服务器有没有新的信息，然后由服务器告知没有新数据 或 返回最新的数据 给 客户端。
    缺点：连接始终打开, 请求头部冗余, 非常占用服务端资源

    5 websocket原理

    在WebSocket API中，客户端和服务器在建立TCP连接后, 再传输一次握手数据，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。
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    Websocket使用ws或wss的统一资源标志符

    ws可以类比为http

    ws://example.com/wsapi

    ws可以类比为https, 表示在TLS之上的Websocket

    wss://secure.example.com/

Websocket使用和 HTTP 相同的 TCP 端口，可以绕过大多数防火墙的限制。
默认情况下，Websocket协议使用80端口；运行在TLS之上时，默认使用443端口。
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Websocket 通过 HTTP/1.1 协议的101状态码进行握手。一个典型的Websocket握手请求如下：

  • 客户端请求

    1. GET / HTTP/1.1
    2. Upgrade: websocket
    3. Connection: Upgrade
    4. Host: example.com
    5. Origin: http://example.com
    6. Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
    7. Sec-WebSocket-Version: 13

  • 服务器回应

    1. HTTP/1.1 101 Switching Protocols
    2. Upgrade: websocket
    3. Connection: Upgrade
    4. Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=
    5. Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/

  • Connection必须设置Upgrade，表示客户端希望连接升级。

  • Upgrade字段必须设置Websocket，表示希望升级到Websocket协议。
  • Sec-WebSocket-Key是随机的字符串，服务器端会用这些数据来构造出一个SHA-1的信息摘要。把”Sec-WebSocket-Key”加上一个特殊字符串”258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”，然后计算SHA-1摘要，之后进行BASE-64编码，将结果做为”Sec-WebSocket-Accept”头的值，返回给客户端。如此操作，可以尽量避免普通HTTP请求被误认为Websocket协议。
  • Sec-WebSocket-Version 表示支持的Websocket版本。RFC6455要求使用的版本是13，之前草案的版本均应当弃用。
  • Origin字段是可选的，通常用来表示在浏览器中发起此Websocket连接所在的页面，类似于Referer。但是，与Referer不同的是，Origin只包含了协议和主机名称。

  • 其他一些定义在HTTP协议中的字段，如Cookie等，也可以在Websocket中使用。

    4 websocket的优点

  • 较少的控制开销。用于协议控制的数据包头部相对较小(2至10字节)。对于客户端到服务器的内容，此头部还需要加上额外的4字节的掩码。

  • 更强的实时性。由于协议是全双工的，所以服务器可以随时主动给客户端下发数据。相对于HTTP请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应，延迟明显更少
  • 保持连接状态。与HTTP不同的是，Websocket需要先创建连接，这就使得其成为一种有状态的协议，之后通信时可以省略部分状态信息。而HTTP请求可能需要在每个请求都携带状态信息
  • 可以支持扩展。Websocket定义了扩展，用户可以扩展协议、实现部分自定义的子协议。如部分浏览器支持压缩等。
  • 更好的压缩效果。相对于HTTP压缩，Websocket在适当的扩展支持下，可以沿用之前内容的上下文，在传递类似的数据时，可以显著地提高压缩率。
  • 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。
  • 可以发送文本，也可以发送二进制数据。