Websocket认识

想要实现websocket服务器，需要注意两部分，一次握手确认以及数据传输。

关于握手：

类似HTTP协议，在客户端（用户浏览器发起）发来握手请求：

GET / HTTP/1.1
Connection:Upgrade
Host:127.0.0.1:8088
Origin:null
Sec-WebSocket-Extensions:x-webkit-deflate-frame
Sec-WebSocket-Key:puVOuWb7rel6z2AVZBKnfw==
Sec-WebSocket-Version:13
Upgrade:websocket

服务器接收到请求后返回确认：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Connection:Upgrade
Server:beetle websocket server
Upgrade:WebSocket
Date:Mon, 26 Nov 2012 23:42:44 GMT
Access-Control-Allow-Credentials:true
Access-Control-Allow-Headers:content-type
Sec-WebSocket-Accept:FCKgUr8c7OsDsLFeJTWrJw6WO8Q= 

观察这两段报文的交互，最主要的地方在于客户端请求中的Sec-WebSocket-Key字段，以及服务端返回的Sec-WebSocket-Accept字段。

关于客户浏览器如何生成Sec-WebSocket-Key字段这里无需考虑，已经实现在浏览器里了，而对于需要服务端返回的Sec-WebSocket-Accept字段，其生产过程也并不复杂。服务端通过分析请求头后得到Sec-WebSocket-Key字段的值，然后与“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”这段魔幻字符串连接，接着使用SHA-1加密，之后进行BASE-64编码即可作为服务端需要返回的Sec-WebSocket-Accept字段的值了。

以上就是报文确认阶段，这之后就可以进行数据交换了。

数据交互

数据交互过程中，浏览器与服务器之间以帧的形式传递数据

以下两点在实现websocket服务器时需要注意：

1. 客户端向服务器传输的数据帧必须经过掩码处理，一旦服务器收到未经掩码处理的数据帧，应该立即断开连接
2. 服务器想客户端传输的数据帧一定不能经过掩码处理。客户端若接收到经掩码处理的数据帧，会断开连接

以下是数据帧的表示图：

             

整个数据帧大致可以分为四个部分，这里按字节来解释上图的大意：

第1字节：

    此字节的最高位FIN表示消息是否结束，一个消息可以由一个或多个数据帧组成（分片目的是发送长度未知的消息。如果不分片发送，即一帧，就需要缓存整个消息，计算其长度，构建frame并发送；使用分片的话，可使用一个大小合适的buffer，用消息内容填充buffer，填满即发送出去），若FIN为1则表示此数据帧为消息尾部，即结束帧，为0则表示此消息还未结束。

    接下来的3位RSV这里不作介绍。

    余下的opcode四位用于描述消息类型，若值为0x0表示附加数据帧， 若值为0x1表示文本数据帧，若值为0x2表示二进制数据帧，若值为0x8表示连接关闭，以及0x9表示ping，0xA表示pong，未提及的表示暂未定义的。

第2字节

    此字节的最高位MASK即表示是否设置了掩码，数据是否经过了掩码处理。所以在客户端发往服务器的数据帧中此位必须为1，可以在之后的Masking-key域中得到掩码的值，用于得到真正传输的数据。

    接下来的7位需要分开仔细分析，用于表示传输的数据的长度（字节为单位）：

1. 如果这7位的值在0~125之间，那么传输的数据的真正长度就是这7位的值
2. 如果值为126，那么传输的数据的真正长度用后面的2个字节（16位）来表示
3. 如果只为127，那么传输的数据的真正长度用后面的8个字节（64位）来表示

获取掩码

    如果设置了掩码，那么掩码的值即为数据长度的后4个字节（32位），即可能是msg[2 : 6] ，或是msg[4：8]，或是msg[10 : 14]

掩码之后，即为真正的数据部分了。

参考：

1. 源码参考                                                            
2. websocket认识            
3. websocket认识2 
4. python struct模块认识              
5. websocket协议中文版