websocket协议

1.连接建立

WebSocket复用了HTTP的握手通道。具体指的是，客户端通过HTTP请求与WebSocket服务端协商升级协议。协议升级完成后，后续的数据交换则遵照WebSocket的协议。

1.1 客户端：申请协议升级

首先，客户端发起协议升级请求。可以看到，采用的是标准的HTTP报文格式，且只支持GET方法。

GET / HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Origin: http://127.0.0.1:3000
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Key: w4v7O6xFTi36lq3RNcgctw==

重点请求首部意义如下：

Connection: Upgrade：表示要升级协议
Upgrade: websocket：表示要升级到websocket协议。
Sec-WebSocket-Version: 13：表示websocket的版本。如果服务端不支持该版本，需要返回一个Sec-WebSocket-Versionheader，里面包含服务端支持的版本号。
Sec-WebSocket-Key：与后面服务端响应首部的Sec-WebSocket-Accept是配套的，提供基本的防护，比如恶意的连接，或者无意的连接。

1.2 服务端：响应协议升级

服务端返回内容如下，状态代码101表示协议切换。到此完成协议升级，后续的数据交互都按照新的协议来。

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection:Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Accept: Oy4NRAQ13jhfONC7bP8dTKb4PTU=

备注：每个header都以\r\n结尾，并且最后一行加上一个额外的空行\r\n。此外，服务端回应的HTTP状态码只能在握手阶段使用。过了握手阶段后，就只能采用特定的错误码。

1.3 Sec-WebSocket-Accept的计算

Sec-WebSocket-Accept根据客户端请求首部的Sec-WebSocket-Key计算出来。

计算公式为：

将Sec-WebSocket-Key跟258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11拼接。
通过SHA1计算出摘要，并转成base64字符串。
伪代码如下

toBase64( sha1( Sec-WebSocket-Key + 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11 ) )

2.websocket协议格式

2.1 FIN

1个bit位，用来标记当前数据帧是不是最后一个数据帧，因为一个消息可能会分成多个数据帧来传递，当然，如果只需要一个数据帧的话，第一个数据帧也就是最后一个。

2.2 RSV1, RSV2, RSV3

这三个，各占用一个bit位，根据RFC的介绍，这三个bit位是用做扩展用途，没有这个需求的话设置位0。

2.3 Opcode

故名思议，操作码，占用4个bit位，也就是一个16进制数，它用来描述要传递的数据是什么或者用来干嘛的，只能为下面这些值：

1. 0x0 ：denotes a continuation frame 标示当前数据帧为分片的数据帧，也就是当一个消息需要分成多个数据帧来传送的时候，需要将opcode设置位0x0。
2. 0x1 denotes a text frame 标示当前数据帧传递的内容是文本。
3. 0x2 denotes a binary frame 标示当前数据帧传递的是二进制内容，不要转换成字符串
4. 0x8 denotes a connection close 标示请求关闭连接
5. 0x9 denotes a ping 标示Ping请求
6. 0xA denotes a pong 标示Pong数据包，当收到Ping请求时自动给回一个Pong

2.4 MASK

占用一个bit位，标示数据有没有使用掩码，RFC中有说明，服务端发送给客户端的数据帧不能使用掩码，客户端发送给服务端的数据帧必须使用掩码。
如果一个帧的数据使用了掩码，那么在Maksing-key部分必须是一个32个bit位的掩码，用来给服务端解码数据。

2.5 Payload len

数据的长度，默认位7个bit位。

如果数据的长度小于125个字节（注意：是字节）则用默认的7个bit来标示数据的长度。

如果数据的长度为126个字节，则用后面相邻的2个字节来保存一个16bit位的无符号整数作为数据的长度。

如果数据的长度大于126个字节，则用后面相邻的8个字节来保存一个64bit位的无符号整数作为数据的长度。

2.6 Masking-key

数据掩码，如果MASK设置位0，则该部分可以省略，如果MASK设置位1，怎Masking-key位一个32位的掩码。用来解码客户端发送给服务端的数据帧。

2.7 Payload data

该部分，也是最后一部分，是帧真正要发送的数据，可以是任意长度。