基于node实现websocket协议
一、协议
WebSocket是一种基于TCP之上的客户端与服务器全双工通讯的协议，它在HTML5中被定义，也是新一代webapp的基础规范之一。
它突破了早先的AJAX的限制，关键在于实时性，服务器可以主动推送内容到客户端！可能的应用有：多人在线游戏，即时聊天，实时监控，远程桌面，新闻服务器等等。
对于我自己，当前最想尝试的是canvas+websocket组合起来能做什么。
二、实现
由于握手的过程是一个标准的HTTP请求，因此websocket的实现有两种选择：1）TCP上实现；2)现有HTTP软件上实现。后者的优势在于可以共用现有的HTTP服务器端口，并且不用重新实现认证功能和解析HTTP请求的功能。
这个示例中使用的node的HTTP模块。（TCP版及所有文件见附件）
1、node服务器端代码：
varhttp=require('http');
varurl=require('url');
//varmime=require('mime');
varcrypto=require('crypto');
varport=4400;
varserver=http.createServer();
server.listen(port,function(){
console.log('serverisrunningonlocalhost:',port);
server
.on('connection',function(s){
console.log('onconnection',s);
})
.on('request',onrequest)
.on('upgrade',onupgrade);
});
varonrequest=function(req,res){
console.log(Object.keys(req),req.url,req['upgrade']);
if(!req.upgrade){
//非upgrade请求选择：中断或提供普通网页
res.writeHead(200,{'content-type':'text/plain'});
res.write('WebSocketserverworks!');
}
res.end();
return;
};
varonupgrade=function(req,sock,head){
//console.log('方法:',Object.keys(sock));
if(req.headers.upgrade!=='WebSocket'){
console.warn('非法连接');
sock.end();
return;
}
bind_sock_event(sock);
try{
handshake(req,sock,head);
}catch(e){
console.error(e);
sock.end();
}
};
//包装将要发送的帧
varwrap=function(data){
varfa=0x00,fe=0xff,data=data.toString()
len=2+Buffer.byteLength(data),
buff=newBuffer(len);
buff[0]=fa;
buff.write(data,1);
buff[len-1]=fe;
returnbuff;
}
//解开接收到的帧
varunwrap=function(data){
returndata.slice(1,data.length-1);
}
varbind_sock_event=function(sock){
sock
.on('data',function(buffer){
vardata=unwrap(buffer);
console.log('socketreceivedata:',buffer,data,'\n>>>'+data);
//send('hellohtml5,'+Date.now())
sock.emit('send',data);
})
.on('close',function(){
console.log('socketclose');
})
.on('end',function(){
console.log('socketend');
})
.on('send',function(data){//自定义事件
sock.write(wrap(data),'binary');
})
};
varget_part=function(key){
varempty='',
spaces=key.replace(/\S/g,empty).length,
part=key.replace(/\D/g,empty);
if(!spaces)throw{message:'Wrongkey:'+key,name:'HandshakeError'}
returnget_big_endian(part/spaces);
}
varget_big_endian=function(n){
returnString.fromCharCode.apply(null,[3,2,1,0].map(function(i){returnn>>8*i&0xff}))
}
varchallenge=function(key1,key2,head){
varsum=get_part(key1)+get_part(key2)+head.toString('binary');
returncrypto.createHash('md5').update(sum).digest('binary');
}
varhandshake=function(req,sock,head){
varoutput=[],h=req.headers,br='\r\n';
//header
output.push(
'HTTP/1.1101WebSocketProtocolHandshake','Upgrade:WebSocket','Connection:Upgrade',
'Sec-WebSocket-Origin:'+h.origin,
'Sec-WebSocket-Location:ws://'+h.host+req.url,
'Sec-WebSocket-Protocol:my-custom-chat-protocol'+br
);
//body
varc=challenge(h['sec-websocket-key1'],h['sec-websocket-key2'],head);
output.push(c);
sock.write(output.join(br),'binary');
}
2、浏览器客户端代码：
<html>
<head>
<title>WebSocketDemo</title>
</head>
<styletype="text/css">
textarea{width:400px;height:150px;display:block;overflow-y:scroll;}
#output{width:600px;height:400px;background:whiteSmoke;padding:1em.5em;color:#000;border:none;}
button{padding:.2em1em;}
</style>
<linkhref="layout.css"rel="stylesheet"type="text/css"/>
<body>
<textareaid="output"readonly="readonly"></textarea>
<br>
<textareaid="input"></textarea>
<buttonid="send">send</button>
<scripttype="text/javascript">
//localhost
varsocket=newWebSocket('ws://192.168.144.131:4400/')
socket.onopen=function(e){
log(e.type);
socket.send('hellonode');
}
socket.onclose=function(e){
log(e.type);
}
socket.onmessage=function(e){
log('receive@'+newDate().toLocaleTimeString()+'\n'+e.data);
output.scrollTop=output.scrollHeight
}
socket.onclose=function(e){
log(e.type);
}
socket.addEventListener('close',function(){
log('aanothercloseeventhandler..');
},false);
//dom
varid=function(id){
returndocument.getElementById(id);
}
varoutput=id('output'),input=id('input'),send=id('send');
varlog=function(msg){
output.textContent+='>'+msg+'\n'
}
send.addEventListener('click',function(){
socket.send(input.value);
},false);
</script>
</body>
</html>
三、细节
在http协议之上的websocket协议实现只有两步：握手，发送数据。
1、握手
握手的过程被称为challenge-response。首先客户端发起一个名为Upgrade的HTTPGET请求，服务器验证此请求，给出101响应以表示接受此次协议升级，握手即完成了。
chromeinspector美化过的握手信息：
RequestURL:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
RequestMethod:GET
StatusCode:101WebSocketProtocolHandshake
RequestHeaders
Connection:Upgrade
Host:192.168.144.131:4400
Origin:http://localhost:800
Sec-WebSocket-Key1:p2 G947T80 661jAf2
Sec-WebSocket-Key2:zZQ^32659=7s1 17H4
Sec-WebSocket-Protocol::my-custom-chat-protocol
Upgrade:WebSocket
(Key3):7C:44:56:CA:1F:19:D2:0A
ResponseHeaders
Connection:Upgrade
Sec-WebSocket-Location:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
Sec-WebSocket-Origin:http://localhost:800
Sec-WebSocket-Protocol:my-custom-chat-protocol
Upgrade:WebSocket
(ChallengeResponse):52:DF:2C:F4:50:C2:8E:98:14:B7:7D:09:CF:C8:33:40
请求头部分
Host:websocket服务器主机
Connection:连接类型
Upgrade:协议升级类型
Origin:访问来源
Sec-WebSocket-Protocol:可选，子协议名称，由应用自己定义，多个协议用空格分割。(*另外一个仅剩的可选项是cookie)
Sec-WebSocket-Key1:安全认证key，xhr请求不能伪造'sec-'开头的请求头。
Sec-WebSocket-Key2:同上
Key3:响应体内容,8字节随机。
响应头部分
Sec-WebSocket-Protocol:必须包含请求的子协议名
Sec-WebSocket-Origin:必须等于请求的来源
Sec-WebSocket-Location:必须等于请求的地址
ChallengeResponse:响应体内容，根据请求中三个key计算得来，16字节。
应答字符串计算过程伪代码:
part_1=key1中所有数字/key1中空格数量 part_2同上 sum=big_endian(part_1)+big_endian(part_2)+key3 challenge_response=md5_digest(sum);
32位整数的big_endian计算策略：
#很类似于rgba颜色计算,从下面的函数可以看出计算过程
varbig_endian=function(n){
return[3,2,1,0].map(function(i){returnn>>8*i&0xff});
}
big_endian(0xcc77aaff);
//->[204,119,170,255]
2、发送数据
WebSocketAPI的被设计成用事件处理数据，客户端只要得到事件通知就可以获取到完整的数据，而不需要手动处理缓冲器。
这种情况下，每一笔数据被称为一帧。在规范的定义中，它的头部必须以0x00开始，尾部属性以0xff结束，这样每一次数据发送至少有两个字节。
服务器实现中，收到数据时要截掉头尾；而发送数据是要包装头尾。格式如下：
#'你好'的原始二进制表示，请求头和这里都是utf8编码
<Buffere4bda0e5a5bd>
#包装后的二进制表示。
<Buffer00e4bda0e5a5bdff>
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助。