go的websocket實現(xiàn)原理與用法詳解
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,如果設置為1,掩碼鍵必須放在masking-key區(qū)域，客戶端發(fā)送給服務端的所有消息，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)量是以網絡字節(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)送給服務端的數(shù)據(jù)，都是通過內嵌的一個32位值作為掩碼的；掩碼鍵只有在掩碼位設置為1的時候存在。
Payload data: (x+y)位，負載數(shù)據(jù)為擴展數(shù)據(jù)及應用數(shù)據(jù)長度之和。
Extension data:x位，如果客戶端與服務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。
Application data:y位，任意的應用數(shù)據(jù)，放在擴展數(shù)據(jù)之后，應用數(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();
})
服務端：
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語言程序設計有所幫助。
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