WebSocket 协议介绍

前言

一.通用协议设计

参考链接

/*
+---------------------------------------------------------------+
| 魔数 2byte | 协议版本号 1byte | 序列化算法 1byte | 报文类型 1byte  |
+---------------------------------------------------------------+
| 状态 1byte |        保留字段 4byte     |      数据长度 4byte     | 
+---------------------------------------------------------------+
|                   数据内容 （长度不定）          | 校验字段 2byte |
+---------------------------------------------------------------+
*/

待补充

正文

二.WebSocket 协议

2.1 基础数据帧

Opcode:

• %x0 代表一个继续帧
• %x1 代表一个文本帧
• %x2 代表一个二进制帧
• %x3-7 保留用于未来的非控制帧
• %x8 代表连接关闭
• %x9 代表 ping
• %xA 代表 pong
• %xB-F 保留用于未来的控制帧

2.2 数据帧另外一种表达方式

    ws-frame                = frame-fin           ; 1 bit in lengthframe-rsv1          ; 1 bit in lengthframe-rsv2          ; 1 bit in lengthframe-rsv3          ; 1 bit in lengthframe-opcode        ; 4 bits in lengthframe-masked        ; 1 bit in lengthframe-payload-length   ; either 7, 7+16,; or 7+64 bits in; length[ frame-masking-key ]  ; 32 bits in lengthframe-payload-data     ; n*8 bits in; length, where; n >= 0frame-fin               = %x0 ; more frames of this message follow/ %x1 ; final frame of this message; 1 bit in lengthframe-rsv1              = %x0 / %x1; 1 bit in length, MUST be 0 unless; negotiated otherwiseframe-rsv2              = %x0 / %x1; 1 bit in length, MUST be 0 unless; negotiated otherwiseframe-rsv3              = %x0 / %x1; 1 bit in length, MUST be 0 unless; negotiated otherwiseframe-opcode            = frame-opcode-non-control /frame-opcode-control /frame-opcode-contframe-opcode-cont       = %x0 ; frame continuationframe-opcode-non-control= %x1 ; text frame/ %x2 ; binary frame/ %x3-7; 4 bits in length,; reserved for further non-control framesframe-opcode-control    = %x8 ; connection close/ %x9 ; ping/ %xA ; pong/ %xB-F ; reserved for further control; frames; 4 bits in lengthframe-masked            = %x0; frame is not masked, no frame-masking-key/ %x1; frame is masked, frame-masking-key present; 1 bit in lengthframe-payload-length    = ( %x00-7D )/ ( %x7E frame-payload-length-16 )/ ( %x7F frame-payload-length-63 ); 7, 7+16, or 7+64 bits in length,; respectivelyframe-payload-length-16 = %x0000-FFFF ; 16 bits in lengthframe-payload-length-63 = %x0000000000000000-7FFFFFFFFFFFFFFF; 64 bits in lengthframe-masking-key       = 4( %x00-FF ); present only if frame-masked is 1; 32 bits in lengthframe-payload-data      = (frame-masked-extension-dataframe-masked-application-data); when frame-masked is 1/ (frame-unmasked-extension-dataframe-unmasked-application-data); when frame-masked is 0frame-masked-extension-data     = *( %x00-FF ); reserved for future extensibility; n*8 bits in length, where n >= 0frame-masked-application-data   = *( %x00-FF ); n*8 bits in length, where n >= 0frame-unmasked-extension-data   = *( %x00-FF ); reserved for future extensibility; n*8 bits in length, where n >= 0frame-unmasked-application-data = *( %x00-FF ); n*8 bits in length, where n >= 0

2.3 WebSocket掩码的作用

WebSocket的掩码算法是一种数据加密方法，‌用于保护数据传输的安全性。‌这种算法通过异或运算对数据进行处理，‌以防止早期版本的协议中存在的代理缓存污染攻击等问题。‌具体来说，‌掩码算法的实现过程如下：‌

1. 掩码的作用：‌掩码算法并不是为了防止数据泄密，‌而是为了防止代理缓存污染攻击等问题。‌它通过对数据进行异或运算，‌使得原始数据在传输过程中被改变，‌只有在接收端使用相同的掩码进行反向操作，‌才能还原出原始数据。‌

2. 算法描述：‌对于每个需要发送的字节，‌它通过与掩码密钥进行异或运算来生成传输的数据。‌具体来说，‌对于原始数据中的每个字节original-octet-i，‌它首先计算j = i MOD 4来获取掩码密钥中的对应字节masking-key-octet-j，为mask key第j个字节。‌然后，‌将original-octet-i与masking-key-octet-j进行异或运算，‌得到的结果即为传输的数据
   即：j = i MOD 4
   transformed-octet-i = original-octet-i XOR masking-key-octet-j。‌

void umask(char *payload, int len, char *mask)
{int i = 0;for (i = 0; i < len; i++){payload[i] ^= mask[i % 4];}
}

3. 示例：‌以客户端发送语音文件到服务端的场景为例，‌客户端首先发送txt消息文件名称，‌然后再发送bin消息二进制流数据。‌在这个过程中，‌客户端对需要发送的字符与掩码进行异或运算，‌生成用于网络传输的数据。‌例如，‌字符’t’的ASCII值为116，‌与掩码14进行异或运算后，‌得到的结果用于传输。‌

待补充

2.4 分片（Fragmentation）

2.5 控制帧

2.5.1 Close

2.5.2 Ping

2.5.3 Pong

2.6 数据帧（payload）

三、私有协议示例