Brstjjy

本条目需要更新。 (2018年8月11日) 請更新本文以反映近況和新增内容。完成修改時，請移除本模板。

WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议。WebSocket通訊協定於2011年被IETF定為標準RFC 6455，并由RFC7936补充规范。WebSocket API也被W3C定為標準。

WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以建立持久性的连接，并进行双向数据传输。

背景

现在，很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP请求，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP请求可能包含较长的头部，其中真正有效的数据可能只是很小的一部分，显然这样会浪费很多的带宽等资源。

而比较新的技术去做轮询的效果是Comet。这种技术虽然可以双向通信，但依然需要反复发出请求。而且在Comet中，普遍采用的长链接，也会消耗服务器资源。

在这种情况下，HTML5定义了WebSocket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。

Websocket使用ws或wss的统一资源标志符，类似于HTTPS，其中wss表示在TLS之上的Websocket。如：

ws://example.com/wsapi

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。

优点

• 较少的控制开销。在连接建立后，服务器和客户端之间交换数据时，用于协议控制的数据包头部相对较小。在不包含扩展的情况下，对于服务器到客户端的内容，此头部大小只有2至10字节（和数据包长度有关）；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。相对于HTTP请求每次都要携带完整的头部，此项开销显著减少了。

• 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；即使是和Comet等类似的长轮询比较，其也能在短时间内更多次地传递数据。

• 保持连接状态。与HTTP不同的是，Websocket需要先建立连接，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（如身份认证等）。

• 更好的二进制支持。Websocket定义了二进制帧，相对HTTP，可以更轻松地处理二进制内容。

• 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。^[1]
  

握手协议

WebSocket 是独立的、建立在 TCP 上的协议。

Websocket 通过 HTTP/1.1 协议的101状态码进行握手。

为了建立Websocket连接，需要通过浏览器发出请求，之后服务器进行回应，这个过程通常称为“握手”（handshaking）。

例子

一个典型的Websocket握手请求如下：

客户端请求

GET / HTTP/1.1

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Host: example.com

Origin: http://example.com

Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==

Sec-WebSocket-Version: 13

服务器回应

HTTP/1.1 101 Switching Protocols

Upgrade: websocket

Connection: Upgrade

Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=

Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/

字段说明

• 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。

浏览器

实现websocket的协议，浏览器扮演着一个很重要的角色。所有最新的浏览器支持最新规范（RFC 6455）的WebSocket协议。一个详细的测试报告^[2]列出了这些浏览器支持的Websocket版本。

¹基于Gecko 6–10版本的浏览器的WebSocket对象为“mozwebsocket”，^[11]需要添加额外的代码。

服务器

在服务器方面，网上都有不同对websocket支持的服务器：

• php - http://code.google.com/p/phpwebsocket/
  


• jetty - http://jetty.codehaus.org/jetty/（版本7开始支持websocket）^{[永久失效連結]}
  


• netty - http://www.jboss.org/netty
  


• ruby - http://github.com/gimite/web-socket-ruby
  


• Kaazing - https://web.archive.org/web/20100923224709/http://www.kaazing.org/confluence/display/KAAZING/Home
  


• Tomcat - http://tomcat.apache.org/（7.0.27支持websocket，建议用tomcat8，7.0.27中的接口已经过时）
  


• WebLogic - http://www.oracle.com/us/products/middleware/cloud-app-foundation/weblogic/overview/index.html（12.1.2開始支持）^{[永久失效連結]}
  


• node.js - https://github.com/Worlize/WebSocket-Node
  


• node.js - http://socket.io
  


• nginx - http://nginx.com/
  


• mojolicious - http://mojolicio.us/
  


• python - https://github.com/abourget/gevent-socketio
  


• Django - https://github.com/stephenmcd/django-socketio
  


• erlang - https://github.com/ninenines/cowboy.git
  

参考资料

1. 
   ^ https://tools.ietf.org/html/rfc7692
   


2. 
   ^ WebSockets协议测试报告. Tavendo.de. 2011-10-27 [2011-12-10]. （原始内容存档于2012年4月19日）. 
   


3. 
   ^ WebSockets (support in Firefox). Developer.mozilla.org. 2011-09-30 [2011-12-10]. 
   


4. 
   ^ Bug 640003 - WebSockets - upgrade to ietf-06. Bugzilla.mozilla.org. [2011-12-10]. 
   


5. 
   ^ WebSockets - upgrade to ietf-07>
   


6. 
   ^ Chromium bug 64470. Code.google.com. 2010-11-25 [2011-12-10]. 
   


7. 
   ^ WebSockets in Windows Consumer Preview. IE Engineering Team. 2012-03-19 [2012-07-23]. 
   


8. 
   ^ WebKit Changeset 97247: WebSocket: Update WebSocket protocol to hybi-17. Trac.webkit.org. [2011-12-10]. 
   


9. 
   ^ A hot Opera 12.50 summer-time snapshot. Opera Developer News. [2012-08-03]. （原始内容存档于2012-08-05）. 
   


10. 
    ^ Compatibility tables for support of HTML5, CSS3, SVG and more in desktop and mobile browsers. caniuse.com. [2014-02-10]. 
    


11. 
    ^ WebSockets - MDN. Developer.mozilla.org. 2011-09-30 [2011-12-10].