WebSocket
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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。
目录
1 背景
2 优点
3 握手协议
3.1 例子
3.2 字段说明
4 浏览器
5 服务器
6 参考资料
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。
| 协议 | 发布日期 | IE | Firefox[3]（个人电脑） | Firefox (Android) | Chrome（个人电脑，手机） | Safari（Mac, iOS） | Opera（个人电脑，手机） | Android浏览器 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
hixie-75 | 2010年2月4日 | 4 | 5.0.0 | |||||
hixie-76 hybi-00 | 2010年5月10日， 2010年5月23日 | 4.0（已禁用） | 6 | 5.0.1 | 11.00（已禁用） | |||
| 7 hybi-07 | 2011年4月22日 | 6[4]1 | ||||||
| 8 hybi-10 | 2011年7月11日 | 7[5]1 | 7 | 14[6] | ||||
| 13 RFC 6455 | 2011年12月 | 10[7] | 11 | 11 | 16[8] | 6 | 12.10[9] | 4.4[10] |
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
^ https://tools.ietf.org/html/rfc7692
^ 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）.
^ WebSockets (support in Firefox). Developer.mozilla.org. 2011-09-30 [2011-12-10].
^ Bug 640003 - WebSockets - upgrade to ietf-06. Bugzilla.mozilla.org. [2011-12-10].
^ WebSockets - upgrade to ietf-07>
^ Chromium bug 64470. Code.google.com. 2010-11-25 [2011-12-10].
^ WebSockets in Windows Consumer Preview. IE Engineering Team. 2012-03-19 [2012-07-23].
^ WebKit Changeset 97247: WebSocket: Update WebSocket protocol to hybi-17. Trac.webkit.org. [2011-12-10].
^ A hot Opera 12.50 summer-time snapshot. Opera Developer News. [2012-08-03]. （原始内容存档于2012-08-05）.
^ Compatibility tables for support of HTML5, CSS3, SVG and more in desktop and mobile browsers. caniuse.com. [2014-02-10].
^ WebSockets - MDN. Developer.mozilla.org. 2011-09-30 [2011-12-10].
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