关于 websocket 的一些学习

WebSocket 用于在 Web 浏览器和服务器之间进行任意的双向数据传输的一种技术。WebSocket 协议（位于应用层）基于 TCP 协议实现，包含初始的握手过程，以及后续的多次数据帧双向传输过程。其目的是在 WebSocket 应用和 WebSocket 服务器进行频繁双向通信时，可以使服务器避免打开多个 HTTP 连接进行工作来节约资源，提高了工作效率和资源利用率。

其他特点包括：

（1）建立在 TCP 协议之上，服务器端的实现比较容易。

（2）与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是 80 和 443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。

（3）数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效。

（4）可以发送文本，也可以发送二进制数据。

（5）没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信。

（6）协议标识符是 ws（如果加密，则为 wss），服务器网址就是 URL。

文章参考：

• WebSocket原理及技术简介（转载）
• socket 及 websocket的握手过程 
• WebSocket 教程

注：上面第一个和第二个链接的文章被删了( Ĭ ^ Ĭ )，这告诉我们写文章时，尽量引用过来，不然别人的文章随时会被删掉

附上新的类似文章参考：

• socket 及 websocket的握手过程
• HTTP协议，HTTP请求和响应，TCP三次和四次握手

摘取一些比较重要的部分，

一、WebSocket 和 HTTP 之间的关系

WebSocket 和 HTTP 一样都是基于 TCP 的应用层协议。
WebSocket 协议和 HTTP 协议是两种不同的东西。客户端开始建立 WebSocket 连接时要发送一个 header 标记了 Upgrade 的 HTTP 请求，表示请求协议升级。所以服务器端做出响应的简便方法是，直接在现有的 HTTP 服务器软件和现有的端口上实现 WebSocket 协议，然后再回一个状态码为 101 的 HTTP 响应完成握手，再往后发送数据时就没 HTTP 的事了。也就是说 WebSocket 只是使用 HTTP 协议来完成一部分握手。

二、握手

握手部分的设计目的就是兼容现有的基于 HTTP 的服务端组件（web 服务器软件）或者中间件（代理服务器软件）。这样一个端口就可以同时接受普通的 HTTP 请求或 WebSocket 请求了。为了这个目的，WebSocket 客户端的握手是一个 HTTP 升级版的请求（HTTP Upgrade request）：

客户端发送一个请求

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com
 

这段类似 HTTP 协议的握手请求中多了以下几个东西

Upgrade: websocket
Connection: Upgrade

是告诉服务器我想升级为 websocket 协议

Sec-WebSocket-Key 是一个 Base64 加密的密钥
Sec-WebSocket-Protocol 是用于标识客户端想和服务端使用哪一种子协议（都是应用层的协议，比如 chat 表示采用 “聊天” 这个应用层协议）。
Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的协议版本
Origin Origin 可以预防在浏览器中运行的脚本，在未经 WebSocket 服务器允许的情况下，对其发送跨域的请求。浏览器脚本在使用浏览器提供的 WebSocket 接口对一个 WebSocket 服务发起连接请求时，浏览器会在请求的 Origin 中标识出发出请求的脚本所属的源，然后 WebSocket 在接受到浏览器的连接请求之后，就可以根据其中的源去选择是否接受当前的请求。

比如我们有一个 WebSocket 服务运行在 http://websocket.example.com，然后你打开一个网页 http://another.example.com，在个 another 的页面中，有一段脚本试图向我们的 WebSocket 服务发起链接，那么浏览器在其请求的头中，就会标注请求的源为 http://another.example.com，这样我们就可以在自己的服务中选择接收或者拒绝该请求。

服务端响应

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat

上面提到了这个 101 是状态码，websocket 是使用 HTTP 协议的 101 状态码进行协议切换。

Sec-WebSocket-Accept 这个值表示服务器同意握手建立连接，是客户端传输过来的 Sec-WebSocket-Key 跟 “258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11” 拼接后，用 SHA-1 加密，并进行 BASE-64 编码得来的，Sha1(Sec-WebSocket-Key+258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11)。

客户端收到 Sec-WebSocket-Accept 后，将本地的 Sec-WebSocket-Key 进行同样的编码，然后比对。

注：Switching Protocols 可能与 WebSockets 一起使用。

Boost C++ 库 Asio，它是异步输入输出的核心。 名字本身就说明了一切：Asio 意即异步输入/输出。 该库可以让 C++ 异步地处理数据，且平台独立。 异步数据处理就是指，任务触发后不需要等待它们完成。 相反，Boost.Asio 会在任务完成时触发一个应用。 异步任务的主要优点在于，在等待任务完成时不需要阻塞应用程序，可以去执行其它任务。

异步任务的典型例子是网络应用。 如果数据被发送出去了，比如发送至 Internet，通常需要知道数据是否发送成功。 如果没有一个像 Boost.Asio 这样的库，就必须对函数的返回值进行求值。 但是，这就要求在所有数据发送完之后，才能得到一个确认或错误代码。 而使用 Boost.Asio，这个过程被分为两个单独的步骤：第一步是作为一个异步任务开始数据传输。 一旦传输完成，不论成功或是错误，应用程序都会在第二步中得到关于相应的结果通知。 主要的区别在于，应用程序无需阻塞至传输完成，而可以在这段时间里执行其它操作。

• Boost asio 官方教程

WebSocketPP 是一个 C++ 库，实现了 WebSocket 客户端和服务器功能。它是一个建立在 Asio 之上的异步应用程序。

可以这样说，WebSocketPP 库将 Asio 和 websocket 技术融合在一起，我们直接用该库即可实现相应的数据异步传输。

端口号的作用主要是区分服务类别和在同一时间进行多个会话，比如服务器设置下发的端口号为 ::9002，如果客户端想要监听来自服务器的消息，就可以设置监听端口为 9002

web_socket_server_.listen(9002);

参考：端口号的作用及常见端口号用途说明

           C++项目中的extern "C" {}

websocket 客户端搭建：

• C++ 使用 Websocket++ 编写客户端连接 WebSocket 服务器并进行通信
• 一个用C++编写的WebSocket客户端示例代码
• window环境使用C++实现WebSocket
• 手写的C++ WebSocket Server（windows）
• WebSocket协议：5分钟从入门到精通
• WEB端即时通讯开发