WebSocket协议和实现

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在WebSocket协议中，数据是通过帧序列来传输的。为了数据安全原因，客户端必须掩码(mask)它发送到服务器的所有帧，当它收到一个

没有掩码的帧时，服务器必须关闭连接。不过服务器端给客户端发送的所有帧都不是掩码的，如果客户端检测到掩码的帧时，也一样必须关闭连接。
当帧被关闭的时候，可能发送状态码1002(协议错误)。

基本帧协议如下：

1                 2                   3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
 +-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
 |F|R|R|R| opcode|M| Payload len |    Extended payload length    |
 |I|S|S|S|  (4)  |A|     (7)     |             (16/64)           |
 |N|V|V|V|       |S|             |   (if payload len==126/127)   |
 | |1|2|3|       |K|             |                               |
 +-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +
 |     Extended payload length continued, if payload len == 127  |
 + - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+
 |                               |Masking-key, if MASK set to 1  |
 +-------------------------------+-------------------------------+
 | Masking-key (continued)       |          Payload Data         |
 +-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +
 :                     Payload Data continued ...                :
 + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +
 |                     Payload Data continued ...                |
 +---------------------------------------------------------------+

如上是基本帧协议，它带有操作码(opcode)的帧类型，负载长度，和用于 "扩展数据" 与 "应用数据" 及 它们一起定义的 "负载数据"的指定位置，
某些字节和操作码保留用于未来协议的扩展。

FIN(1位)： 是否为消息的最后一个数据帧。
RSV1,RSV2,Rsv3(每个占1位)，必须是0，除非一个扩展协商为非零值定义的。
Opcode表示帧的类型（4位），例如这个传输的帧是文本类型还是二进制类型，二进制类型传输的数据可以是图片或者语音之类的。(这4位转换成16进制值表示的意思如下)：

0x0 表示附加数据帧
0x1 表示文本数据帧
0x2 表示二进制数据帧
0x3-7 暂时无定义，为以后的非控制帧保留
0x8 表示连接关闭
0x9 表示ping
0xA 表示pong
0xB-F 暂时无定义，为以后的控制帧保留

Mask(占1位)： 表示是否经过掩码处理, 1 是经过掩码的，0是没有经过掩码的。

payload length (7位+16位，或者 7位+64位)，定义负载数据的长度。
   1. 如果数据长度小于等于125的话，那么该7位用来表示实际数据长度。
   2. 如果数据长度为126到65535(2的16次方)之间，该7位值固定为126，也就是 1111110，往后扩展2个字节(16为，第三个区块表示)，用于存储数据的实际长度。
   3. 如果数据长度大于65535， 该7位的值固定为127，也就是 1111111 ，往后扩展8个字节(64位)，用于存储数据实际长度。

Masking-key(0或者4个字节)，该区块用于存储掩码密钥，只有在第二个子节中的mask为1，也就是消息进行了掩码处理时才有，否则没有，
所以服务器端向客户端发送消息就没有这一块。

Payload data 扩展数据，是0字节，除非已经协商了一个扩展。

1-2 客户端到服务器掩码
WebSocket协议要求客户端所发送的帧必须掩码，掩码的密钥是一个32位的随机值。所有数据都需要与掩码做一次异或运算。帧头在第二个字节的第一位表示该帧是否使用了掩码。
WebSocket服务器接收的每个载荷在处理之前首先需要处理掩码，解除掩码之后，服务器将得到原始消息内容。二进制消息可以直接交付。文本消息将进行UTF-8解码
并输出到字符串中。

转载和参考链接：https://www.cnblogs.com/tugenhua0707/p/8542890.html

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原文地址：https://www.cnblogs.com/kwinwei/p/12578498.html