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go的websocket實現(xiàn)原理與用法詳解

 更新時間:2016年07月26日 16:52:15   作者:軒脈刃  
這篇文章主要介紹了go的websocket實現(xiàn)原理與用法,詳細分析了websocket的功能、原理及Go語言實現(xiàn)websocket的相關(guān)技巧,需要的朋友可以參考下

本文實例講述了go的websocket實現(xiàn)原理與用法。分享給大家供大家參考,具體如下:

websocket分為握手和數(shù)據(jù)傳輸階段,即進行了HTTP握手 + 雙工的TCP連接

RFC協(xié)議文檔在:http://tools.ietf.org/html/rfc6455

握手階段

握手階段就是普通的HTTP

客戶端發(fā)送消息:

GET /chat HTTP/1.1
  Host: server.example.com
  Upgrade: websocket
  Connection: Upgrade
  Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
  Origin: http://example.com
  Sec-WebSocket-Version: 13

服務(wù)端返回消息:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

這里的Sec-WebSocket-Accept的計算方法是:

base64(hsa1(sec-websocket-key + 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11))

如果這個Sec-WebSocket-Accept計算錯誤瀏覽器會提示:

Sec-WebSocket-Accept dismatch

如果返回成功,Websocket就會回調(diào)onopen事件

數(shù)據(jù)傳輸

websocket的數(shù)據(jù)傳輸使用的協(xié)議是:

參數(shù)的具體說明在這:

FIN:1位,用來表明這是一個消息的最后的消息片斷,當然第一個消息片斷也可能是最后的一個消息片斷;

RSV1, RSV2, RSV3: 分別都是1位,如果雙方之間沒有約定自定義協(xié)議,那么這幾位的值都必須為0,否則必須斷掉WebSocket連接;

Opcode:4位操作碼,定義有效負載數(shù)據(jù),如果收到了一個未知的操作碼,連接也必須斷掉,以下是定義的操作碼:
      *  %x0 表示連續(xù)消息片斷
      *  %x1 表示文本消息片斷
      *  %x2 表未二進制消息片斷
      *  %x3-7 為將來的非控制消息片斷保留的操作碼
      *  %x8 表示連接關(guān)閉
      *  %x9 表示心跳檢查的ping
      *  %xA 表示心跳檢查的pong
      *  %xB-F 為將來的控制消息片斷的保留操作碼

Mask:1位,定義傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否有加掩碼,如果設(shè)置為1,掩碼鍵必須放在masking-key區(qū)域,客戶端發(fā)送給服務(wù)端的所有消息,此位的值都是1;

Payload length: 傳輸數(shù)據(jù)的長度,以字節(jié)的形式表示:7位、7+16位、或者7+64位。如果這個值以字節(jié)表示是0-125這個范圍,那這個值就表示傳輸數(shù)據(jù)的長度;如果這個值是126,則隨后的兩個字節(jié)表示的是一個16進制無符號數(shù),用來表示傳輸數(shù)據(jù)的長度;如果這個值是127,則隨后的是8個字節(jié)表示的一個64位無符合數(shù),這個數(shù)用來表示傳輸數(shù)據(jù)的長度。多字節(jié)長度的數(shù)量是以網(wǎng)絡(luò)字節(jié)的順序表示。負載數(shù)據(jù)的長度為擴展數(shù)據(jù)及應(yīng)用數(shù)據(jù)之和,擴展數(shù)據(jù)的長度可能為0,因而此時負載數(shù)據(jù)的長度就為應(yīng)用數(shù)據(jù)的長度。

Masking-key:0或4個字節(jié),客戶端發(fā)送給服務(wù)端的數(shù)據(jù),都是通過內(nèi)嵌的一個32位值作為掩碼的;掩碼鍵只有在掩碼位設(shè)置為1的時候存在。

Payload data: (x+y)位,負載數(shù)據(jù)為擴展數(shù)據(jù)及應(yīng)用數(shù)據(jù)長度之和。

Extension data:x位,如果客戶端與服務(wù)端之間沒有特殊約定,那么擴展數(shù)據(jù)的長度始終為0,任何的擴展都必須指定擴展數(shù)據(jù)的長度,或者長度的計算方式,以及在握手時如何確定正確的握手方式。如果存在擴展數(shù)據(jù),則擴展數(shù)據(jù)就會包括在負載數(shù)據(jù)的長度之內(nèi)。

Application data:y位,任意的應(yīng)用數(shù)據(jù),放在擴展數(shù)據(jù)之后,應(yīng)用數(shù)據(jù)的長度=負載數(shù)據(jù)的長度-擴展數(shù)據(jù)的長度。

實例

具體使用go的實現(xiàn)例子:

客戶端:

html:

<html>
  <head>
    <script type="text/javascript" src="./jquery.min.js"></script>
  </head>
  <body>
    <input type="button" id="connect" value="websocket connect" />
    <input type="button" id="send" value="websocket send" />
    <input type="button" id="close" value="websocket close" />
  </body>
  <script type="text/javascript" src="./websocket.js"></script>
</html>

js:

var socket;
$("#connect").click(function(event){
  socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8000");
  socket.onopen = function(){
    alert("Socket has been opened");
  }
  socket.onmessage = function(msg){
    alert(msg.data);
  }
  socket.onclose = function() {
    alert("Socket has been closed");
  }
});
$("#send").click(function(event){
  socket.send("send from client");
});
$("#close").click(function(event){
  socket.close();
})

服務(wù)端:

復制代碼 代碼如下:
package main
import(
    "net"
    "log"
    "strings"
    "crypto/sha1"
    "io"
    "encoding/base64"
    "errors"
)
func main() {
    ln, err := net.Listen("tcp", ":8000")
    if err != nil {
        log.Panic(err)
    }
    for {
        conn, err := ln.Accept()
        if err != nil {
            log.Println("Accept err:", err)
        }
        for {
            handleConnection(conn)
        }
    }
}
func handleConnection(conn net.Conn) {
    content := make([]byte, 1024)
    _, err := conn.Read(content)
    log.Println(string(content))
    if err != nil {
        log.Println(err)
    }
    isHttp := false
    // 先暫時這么判斷
    if string(content[0:3]) == "GET" {
        isHttp = true;
    }
    log.Println("isHttp:", isHttp)
    if isHttp {
        headers := parseHandshake(string(content))
        log.Println("headers", headers)
        secWebsocketKey := headers["Sec-WebSocket-Key"]
        // NOTE:這里省略其他的驗證
        guid := "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"
        // 計算Sec-WebSocket-Accept
        h := sha1.New()
        log.Println("accept raw:", secWebsocketKey + guid)
        io.WriteString(h, secWebsocketKey + guid)
        accept := make([]byte, 28)
        base64.StdEncoding.Encode(accept, h.Sum(nil))
        log.Println(string(accept))
        response := "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"
        response = response + "Sec-WebSocket-Accept: " + string(accept) + "\r\n"
        response = response + "Connection: Upgrade\r\n"
        response = response + "Upgrade: websocket\r\n\r\n"
        log.Println("response:", response)
        if lenth, err := conn.Write([]byte(response)); err != nil {
            log.Println(err)
        } else {
            log.Println("send len:", lenth)
        }
        wssocket := NewWsSocket(conn)
        for {
            data, err := wssocket.ReadIframe()
            if err != nil {
                log.Println("readIframe err:" , err)
            }
            log.Println("read data:", string(data))
            err = wssocket.SendIframe([]byte("good"))
            if err != nil {
                log.Println("sendIframe err:" , err)
            }
            log.Println("send data")
        }
    } else {
        log.Println(string(content))
        // 直接讀取
    }
}
type WsSocket struct {
    MaskingKey []byte
    Conn net.Conn
}
func NewWsSocket(conn net.Conn) *WsSocket {
    return &WsSocket{Conn: conn}
}
func (this *WsSocket)SendIframe(data []byte) error {
    // 這里只處理data長度<125的
    if len(data) >= 125 {
        return errors.New("send iframe data error")
    }
    lenth := len(data)
    maskedData := make([]byte, lenth)
    for i := 0; i < lenth; i++ {
        if this.MaskingKey != nil {
            maskedData[i] = data[i] ^ this.MaskingKey[i % 4]
        } else {
            maskedData[i] = data[i]
        }
    }
    this.Conn.Write([]byte{0x81})
    var payLenByte byte
    if this.MaskingKey != nil && len(this.MaskingKey) != 4 {
        payLenByte = byte(0x80) | byte(lenth)
        this.Conn.Write([]byte{payLenByte})
        this.Conn.Write(this.MaskingKey)
    } else {
        payLenByte = byte(0x00) | byte(lenth)
        this.Conn.Write([]byte{payLenByte})
    }
    this.Conn.Write(data)
    return nil
}
func (this *WsSocket)ReadIframe() (data []byte, err error){
    err = nil
    //第一個字節(jié):FIN + RSV1-3 + OPCODE
    opcodeByte := make([]byte, 1)
    this.Conn.Read(opcodeByte)
    FIN := opcodeByte[0] >> 7
    RSV1 := opcodeByte[0] >> 6 & 1
    RSV2 := opcodeByte[0] >> 5 & 1
    RSV3 := opcodeByte[0] >> 4 & 1
    OPCODE := opcodeByte[0] & 15
    log.Println(RSV1,RSV2,RSV3,OPCODE)
    payloadLenByte := make([]byte, 1)
    this.Conn.Read(payloadLenByte)
    payloadLen := int(payloadLenByte[0] & 0x7F)
    mask := payloadLenByte[0] >> 7
    if payloadLen == 127 {
        extendedByte := make([]byte, 8)
        this.Conn.Read(extendedByte)
    }
    maskingByte := make([]byte, 4)
    if mask == 1 {
        this.Conn.Read(maskingByte)
        this.MaskingKey = maskingByte
    }
    payloadDataByte := make([]byte, payloadLen)
    this.Conn.Read(payloadDataByte)
    log.Println("data:", payloadDataByte)
    dataByte := make([]byte, payloadLen)
    for i := 0; i < payloadLen; i++ {
        if mask == 1 {
            dataByte[i] = payloadDataByte[i] ^ maskingByte[i % 4]
        } else {
            dataByte[i] = payloadDataByte[i]
        }
    }
    if FIN == 1 {
        data = dataByte
        return
    }
    nextData, err := this.ReadIframe()
    if err != nil {
        return
    }
    data = append(data, nextData…)
    return
}
func parseHandshake(content string) map[string]string {
    headers := make(map[string]string, 10)
    lines := strings.Split(content, "\r\n")
    for _,line := range lines {
        if len(line) >= 0 {
            words := strings.Split(line, ":")
            if len(words) == 2 {
                headers[strings.Trim(words[0]," ")] = strings.Trim(words[1], " ")
            }
        }
    }
    return headers
}

后話

PS:后來發(fā)現(xiàn)官方也有實現(xiàn)了websocket,只是它不是在pkg下,而是在net的branch下

強烈建議使用官方的websocket,不要自己寫
https://code.google.com/p/go.net/

當然如果自己實現(xiàn)了一遍協(xié)議,看官方的包自然會更清晰了。

希望本文所述對大家Go語言程序設(shè)計有所幫助。

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