Socket权威分析（官方分析，少道听途说）

今天药忘吃喽~ 2022-05-27 09:24 114阅读 0赞

一、最近有个技术的朋友，每次搞技术讨论都在谈什么WebSocket，然而并没有对它有全面清晰的人数，凡是口口相传的东西都是会有问题的。  
下面就给大家权威分析一下。  
二、对一种技术的了解，最好的方式，首选官网，其次百科  
官网地址：[Socket.IO][]  
官网有详细的具体实现。  
官网有句话：  
Socket.IO enables real-time bidirectional event-based communication.  
It works on every platform, browser or device, focusing equally on reliability and speed.  
译：Socket的流，能够基于事件，进行实时双向的通信。  
它能够在很多平台工作，浏览器或者客户端，都能够有可靠和快速的表现。  
主要有以下几个方面的优点：  
1.Real-time analytics(实时数据分析)  
Push data to clients that gets represented as real-time counters, charts or logs.  
(在给客户端推送数据的时候，能够获得实时的计数、图表和日志信息)  
2.Instant messaging and chat(即时通讯和交流)  
Socket.IO’s “Hello world” is a chat app in just a few lines of code.  
用Socket.IO发送一条消息，只需要几个字节就够了，很快很轻量  
3.Binary streaming(二进制流)  
Starting in 1.0, it’s possible to send any blob back and forth: image, audio, video.  
（从1.0版本开始，支持二进制文件的传递，支持图片、声音和视频的传递）  
4.Document collaboration（文件协作）  
Allow users to concurrently edit a document and see each other’s changes.  
允许用户实时编辑文档，并且给其他人看到文档的修改的地方。  
三、看看维基百科是怎么介绍这个的  
[维基百科：WebSocket][WebSocket]  
四、一句话描述  
WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通讯的协议。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。

五、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。

六、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。于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。

七、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）。

八、一个握手的例子  
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。

九、目前就到这里了，学习一个技术千万不要道听途说，一定要先去官网，获取第一手的消息。

[Socket.IO]: https://socket.io/
[WebSocket]: https://zh.wikipedia.org/wiki/WebSocket#%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8