怎么在服务器上加websocket协议,从零开始实现一个简单的WebSocket协议

一、WebSocket简介

WebSocket是一种基于TCP连接的全双工通信的协议，其工作在应用层，建立连接的时候通过复用http握手通道，完成http协议的切换升级，即切换到WebSocket协议，协议切换成功后，将不再需要客户端发起请求，服务端就可以直接向客户端发送数据，实现双向通信。

相对于Http协议而言，WebSocket有以下优点:

可以支持双向通信

WebSocket协议可以更好的支持二进制，可以直接传送二进制数据。

同时WebSocket协议的头部非常小，服务器发到客户端的数据包的包头，只有2~10个字节(取决于数据包的长度)，客户端发送服务端的包头稍微大一点，因为其要进行掩码加密，所以还要加上4个字节的掩码。总得来说，头部不超过14个字节。

支持扩展，用户可以扩展协议实现自己的子协议。

二、实现一个WebSocket协议

① 设计WebSocket协议

我们使用WebSocket的时候，是通过new一个WebSocket对象，所以Websocket是一个类，同时在创建对象的时候，需要传递一些配置对象作为参数。由于WebSocket可以复用http握手通道，所以我们需要有一个web服务器，才能复用http的握手通道，所以如果我们已经创建好了一个web服务器，那么我们可以把这个web服务器传递给WebSocket，那么WebSocket就不需要再创建自己的web服务器了；当然我们也可以只传递一个端口号，由WebSocket自己创建一个web服务器。当客户端发来了消息，我们还需要能够通知到Websocket对象，所以我们还需要让WebSocket继承EventEmitter，如:

const http = require("http");

const { EventEmitter } = require('events')

class WebSocket extends EventEmitter {

constructor(options) {

super();

if (options.server) {

this.server = options.server; // 使用了传递的web server

} else {

this.server = http.createServer(); // 自己创建一个web server

this.server.listen(options.port || 3000);// 监听端口，默认3000

}

}

}

② 建立连接，切换升级到WebSocket协议

上一步，我们的WebSocket已经拥有web服务器了，接下来我们就是需要客户端通过http请求协议切换升级，当浏览器通过new WebSocket()创建WebSocket客户端的时候，浏览器会自动发起协议升级请求，如:

Connection: Upgrade 表示要升级协议

Upgrade: websocket 表示要升级到websocket协议

Sec-WebSocket-version 表示websocket的版本。

Sec-WebSocket-Key 浏览器生成的一个字符串，服务器端需要取出该字符串与258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11拼接，然后通过SHA1算法计算出摘要，并转成base64字符串，然后作为Sec-WebSocket-Accept的值放到响应头部返回给客户端，否则会连接失败。

所以建立连接的关键就是要监听upgrade事件，然后根据Sec-WebSocket-Key生成对应Sec-WebSocket-Accept的key值，然后返回给客户端。

const crypto = require('crypto');

const MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'; // 固定的字符串

function hashWebSocketKey (key) {

var sha1 = crypto.createHash('sha1'); // 拿到sha1算法

sha1.update(key + MAGIC_STRING, 'ascii');

return sha1.digest('base64');

};

class WebSocket extends EventEmitter {

constructor(options) {

this.server.on("upgrade", (req, socket, upgradeHead) => {

this.socket = socket;

// 处理协议升级请求

var resKey = hashWebSocketKey(req.headers['sec-websocket-key']); // 对浏览器生成的key进行加密

// 构造响应头

var resHeaders = [

'HTTP/1.1 101 Switching Protocols',

'Upgrade: websocket',

'Connection: Upgrade',

'Sec-WebSocket-Accept: ' + resKey

]

.concat('', '')

.join('\r\n');

socket.write(resHeaders); // 返回响应头部

});

}

}

在upgrade事件回调中，我们可以拿到客户端的socket，然后通过客户端socket直接把响应头写入即可。

③ 接收客户端发过来的数据

经过上面，客户端已经可以和服务器端连接成功了，接下来客户端会发送数据到服务器端，服务器可以通过连接时的socket监听客户端发送过来的数据，同样是在监听到upgrade事件的时候，拿到客户端socket进行监听data事件即可，如:

class WebSocket extends EventEmitter {

constructor(options) {