go的websocket实现握手阶段数据传输实例后话

websocket分为握手和数据传输阶段，即进行了http握手 + 双工的tcp连接

握手阶段就是普通的http

客户端发送消息：

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<code>get /chat http/1.1</code>

<code>    </code><code>host: server.example.com</code>

<code>    </code><code>upgrade: websocket</code>

<code>    </code><code>connection: upgrade</code>

<code>    </code><code>sec-websocket-key: dghlihnhbxbszsbub25jzq==</code>

<code>    </code><code>origin: http:</code><code>//example.com</code>

<code>    </code><code>sec-websocket-version: 13</code>

服务端返回消息：

<code>http/1.1 101 switching protocols</code>

<code>upgrade: websocket</code>

<code>connection: upgrade</code>

<code>sec-websocket-accept: s3pplmbitxaq9kygzzhzrbk+xoo=</code>

这里的sec-websocket-accept的计算方法是：

base64(hsa1(sec-websocket-key + 258eafa5-e914-47da-95ca-c5ab0dc85b11))

如果这个sec-websocket-accept计算错误浏览器会提示：

sec-websocket-accept dismatch

如果返回成功，websocket就会回调onopen事件

websocket的数据传输使用的协议是：

fin：1位，用来表明这是一个消息的最后的消息片断，当然第一个消息片断也可能是最后的一个消息片断；

rsv1, rsv2, rsv3: 分别都是1位，如果双方之间没有约定自定义协议，那么这几位的值都必须为0,否则必须断掉websocket连接；

opcode:4位操作码，定义有效负载数据，如果收到了一个未知的操作码，连接也必须断掉，以下是定义的操作码： 

      *  %x0 表示连续消息片断 

      *  %x1 表示文本消息片断 

      *  %x2 表未二进制消息片断 

      *  %x3-7 为将来的非控制消息片断保留的操作码 

      *  %x8 表示连接关闭 

      *  %x9 表示心跳检查的ping 

      *  %xa 表示心跳检查的pong 

      *  %xb-f 为将来的控制消息片断的保留操作码

mask:1位，定义传输的数据是否有加掩码,如果设置为1,掩码键必须放在masking-key区域，客户端发送给服务端的所有消息，此位的值都是1；

payload length: 传输数据的长度，以字节的形式表示：7位、7+16位、或者7+64位。如果这个值以字节表示是0-125这个范围，那这个值就表示传输数据的长度；如果这个值是126，则随后的两个字节表示的是一个16进制无符号数，用来表示传输数据的长度；如果这个值是127,则随后的是8个字节表示的一个64位无符合数，这个数用来表示传输数据的长度。多字节长度的数量是以网络字节的顺序表示。负载数据的长度为扩展数据及应用数据之和，扩展数据的长度可能为0,因而此时负载数据的长度就为应用数据的长度。

masking-key:0或4个字节，客户端发送给服务端的数据，都是通过内嵌的一个32位值作为掩码的；掩码键只有在掩码位设置为1的时候存在。 

payload data: (x+y)位，负载数据为扩展数据及应用数据长度之和。 

extension data:x位，如果客户端与服务端之间没有特殊约定，那么扩展数据的长度始终为0，任何的扩展都必须指定扩展数据的长度，或者长度的计算方式，以及在握手时如何确定正确的握手方式。如果存在扩展数据，则扩展数据就会包括在负载数据的长度之内。

application data:y位，任意的应用数据，放在扩展数据之后，应用数据的长度=负载数据的长度-扩展数据的长度。

具体使用go的实现例子：

html：

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<code>&lt;html&gt;</code>

<code>    </code><code>&lt;head&gt;</code>

<code>        </code><code>&lt;script type=</code><code>"text/javascript"</code> <code>src=</code><code>"./jquery.min.js"</code><code>&gt;&lt;/script&gt;</code>

<code>    </code><code>&lt;/head&gt;</code>

<code>    </code><code>&lt;body&gt;</code>

<code>        </code><code>&lt;input type=</code><code>"button"</code> <code>id=</code><code>"connect"</code> <code>value=</code><code>"websocket connect"</code> <code>/&gt;</code>

<code>        </code><code>&lt;input type=</code><code>"button"</code> <code>id=</code><code>"send"</code> <code>value=</code><code>"websocket send"</code> <code>/&gt;</code>

<code>        </code><code>&lt;input type=</code><code>"button"</code> <code>id=</code><code>"close"</code> <code>value=</code><code>"websocket close"</code> <code>/&gt;</code>

<code>    </code><code>&lt;/body&gt;</code>

<code>    </code><code>&lt;script type=</code><code>"text/javascript"</code> <code>src=</code><code>"./websocket.js"</code><code>&gt;&lt;/script&gt;</code>

<code>&lt;/html&gt;</code>

js：

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<code>var</code> <code>socket;</code>

<code>$(</code><code>"#connect"</code><code>).click(</code><code>function</code><code>(event){</code>

<code>    </code><code>socket.onopen =</code><code>function</code><code>(){</code>

<code>        </code><code>alert(</code><code>"socket has been opened"</code><code>);</code>

<code>    </code><code>}</code>

<code>    </code><code>socket.onmessage =</code><code>function</code><code>(msg){</code>

<code>        </code><code>alert(msg.data);</code>

<code>    </code><code>socket.onclose =</code><code>function</code><code>() {</code>

<code>        </code><code>alert(</code><code>"socket has been closed"</code><code>);</code>

<code>});</code>

<code>$(</code><code>"#send"</code><code>).click(</code><code>function</code><code>(event){</code>

<code>    </code><code>socket.send(</code><code>"send from client"</code><code>);</code>

<code>$(</code><code>"#close"</code><code>).click(</code><code>function</code><code>(event){</code>

<code>    </code><code>socket.close();</code>

<code>})</code>

服务端：

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<code>package main</code>

<code>import(</code>

<code>    </code><code>"net"</code>

<code>    </code><code>"log"</code>

<code>    </code><code>"strings"</code>

<code>    </code><code>"crypto/sha1"</code>

<code>    </code><code>"io"</code>

<code>    </code><code>"encoding/base64"</code>

<code>    </code><code>"errors"</code>

<code>)</code>

<code>func main() {</code>

<code>    </code><code>ln, err := net.listen(</code><code>"tcp"</code><code>,</code><code>":8000"</code><code>)</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>err != nil {</code>

<code>        </code><code>log.panic(err)</code>

<code>    </code><code>for</code> <code>{</code>

<code>        </code><code>conn, err := ln.accept()</code>

<code>        </code><code>if</code> <code>err != nil {</code>

<code>            </code><code>log.println(</code><code>"accept err:"</code><code>, err)</code>

<code>        </code><code>}</code>

<code>        </code><code>for</code> <code>{</code>

<code>            </code><code>handleconnection(conn)</code>

<code>}</code>

<code>func handleconnection(conn net.conn) {</code>

<code>    </code><code>content := make([]byte, 1024)</code>

<code>    </code><code>_, err := conn.read(content)</code>

<code>    </code><code>log.println(string(content))</code>

<code>        </code><code>log.println(err)</code>

<code>    </code><code>ishttp := false</code>

<code>    </code><code>// 先暂时这么判断</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>string(content[0:3]) ==</code><code>"get"</code> <code>{</code>

<code>        </code><code>ishttp = true;</code>

<code>    </code><code>log.println(</code><code>"ishttp:"</code><code>, ishttp)</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>ishttp {</code>

<code>        </code><code>headers := parsehandshake(string(content))</code>

<code>        </code><code>log.println(</code><code>"headers"</code><code>, headers)</code>

<code>        </code><code>secwebsocketkey := headers[</code><code>"sec-websocket-key"</code><code>]</code>

<code>        </code><code>// note：这里省略其他的验证</code>

<code>        </code><code>guid :=</code><code>"258eafa5-e914-47da-95ca-c5ab0dc85b11"</code>

<code>        </code><code>// 计算sec-websocket-accept</code>

<code>        </code><code>h := sha1.new()</code>

<code>        </code><code>log.println(</code><code>"accept raw:"</code><code>, secwebsocketkey + guid)</code>

<code>        </code><code>io.writestring(h, secwebsocketkey + guid)</code>

<code>        </code><code>accept := make([]byte, 28)</code>

<code>        </code><code>base64.stdencoding.encode(accept, h.sum(nil))</code>

<code>        </code><code>log.println(string(accept))</code>

<code>        </code><code>response :=</code><code>"http/1.1 101 switching protocols\r\n"</code>

<code>        </code><code>response = response +</code><code>"sec-websocket-accept: "</code> <code>+ string(accept) +</code><code>"\r\n"</code>

<code>        </code><code>response = response +</code><code>"connection: upgrade\r\n"</code>

<code>        </code><code>response = response +</code><code>"upgrade: websocket\r\n\r\n"</code>

<code>        </code> 

<code>            </code> 

<code>        </code><code>log.println(</code><code>"response:"</code><code>, response)</code>

<code>        </code><code>if</code> <code>lenth, err := conn.write([]byte(response)); err != nil {</code>

<code>            </code><code>log.println(err)</code>

<code>        </code><code>}</code><code>else</code> <code>{</code>

<code>            </code><code>log.println(</code><code>"send len:"</code><code>, lenth)</code>

<code>        </code><code>wssocket := newwssocket(conn)</code>

<code>            </code><code>data, err := wssocket.readiframe()</code>

<code>            </code><code>if</code> <code>err != nil {</code>

<code>                </code><code>log.println(</code><code>"readiframe err:"</code> <code>, err)</code>

<code>            </code><code>}</code>

<code>            </code><code>log.println(</code><code>"read data:"</code><code>, string(data))</code>

<code>            </code><code>err = wssocket.sendiframe([]byte(</code><code>"good"</code><code>))</code>

<code>                </code><code>log.println(</code><code>"sendiframe err:"</code> <code>, err)</code>

<code>            </code><code>log.println(</code><code>"send data"</code><code>)</code>

<code>    </code><code>}</code><code>else</code> <code>{</code>

<code>        </code><code>log.println(string(content))</code>

<code>        </code><code>// 直接读取</code>

<code>type wssocket struct {</code>

<code>    </code><code>maskingkey []byte</code>

<code>    </code><code>conn net.conn</code>

<code>func newwssocket(conn net.conn) *wssocket {</code>

<code>    </code><code>return</code> <code>&amp;wssocket{conn: conn}</code>

<code>func (this *wssocket)sendiframe(data []byte) error {</code>

<code>    </code><code>// 这里只处理data长度&lt;125的</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>len(data) &gt;= 125 {</code>

<code>        </code><code>return</code> <code>errors.new(</code><code>"send iframe data error"</code><code>)</code>

<code>    </code><code>lenth := len(data)</code>

<code>    </code><code>maskeddata := make([]byte, lenth)</code>

<code>    </code><code>for</code> <code>i := 0; i &lt; lenth; i++ {</code>

<code>        </code><code>if</code> <code>this.maskingkey != nil {</code>

<code>            </code><code>maskeddata[i] = data[i] ^ this.maskingkey[i % 4]</code>

<code>            </code><code>maskeddata[i] = data[i]</code>

<code>    </code><code>this.conn.write([]byte{0x81})</code>

<code>    </code><code>var</code> <code>paylenbyte byte</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>this.maskingkey != nil &amp;&amp; len(this.maskingkey) != 4 {</code>

<code>        </code><code>paylenbyte = byte(0x80) | byte(lenth)</code>

<code>        </code><code>this.conn.write([]byte{paylenbyte})</code>

<code>        </code><code>this.conn.write(this.maskingkey)</code>

<code>        </code><code>paylenbyte = byte(0x00) | byte(lenth)</code>

<code>    </code><code>this.conn.write(data)</code>

<code>    </code><code>return</code> <code>nil</code>

<code>func (this *wssocket)readiframe() (data []byte, err error){</code>

<code>    </code><code>err = nil</code>

<code>    </code><code>//第一个字节：fin + rsv1-3 + opcode</code>

<code>    </code><code>opcodebyte := make([]byte, 1)</code>

<code>    </code><code>this.conn.read(opcodebyte)</code>

<code>    </code><code>fin := opcodebyte[0] &gt;&gt; 7</code>

<code>    </code><code>rsv1 := opcodebyte[0] &gt;&gt; 6 &amp; 1</code>

<code>    </code><code>rsv2 := opcodebyte[0] &gt;&gt; 5 &amp; 1</code>

<code>    </code><code>rsv3 := opcodebyte[0] &gt;&gt; 4 &amp; 1</code>

<code>    </code><code>opcode := opcodebyte[0] &amp; 15</code>

<code>    </code><code>log.println(rsv1,rsv2,rsv3,opcode)</code>

<code>    </code><code>payloadlenbyte := make([]byte, 1)</code>

<code>    </code><code>this.conn.read(payloadlenbyte)</code>

<code>    </code><code>payloadlen := int(payloadlenbyte[0] &amp; 0x7f)</code>

<code>    </code><code>mask := payloadlenbyte[0] &gt;&gt; 7</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>payloadlen == 127 {</code>

<code>        </code><code>extendedbyte := make([]byte, 8)</code>

<code>        </code><code>this.conn.read(extendedbyte)</code>

<code>    </code> 

<code>    </code><code>maskingbyte := make([]byte, 4)</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>mask == 1 {</code>

<code>        </code><code>this.conn.read(maskingbyte)</code>

<code>        </code><code>this.maskingkey = maskingbyte</code>

<code>    </code><code>payloaddatabyte := make([]byte, payloadlen)</code>

<code>    </code><code>this.conn.read(payloaddatabyte)</code>

<code>    </code><code>log.println(</code><code>"data:"</code><code>, payloaddatabyte)</code>

<code>    </code><code>databyte := make([]byte, payloadlen)</code>

<code>    </code><code>for</code> <code>i := 0; i &lt; payloadlen; i++ {</code>

<code>        </code><code>if</code> <code>mask == 1 {</code>

<code>            </code><code>databyte[i] = payloaddatabyte[i] ^ maskingbyte[i % 4]</code>

<code>            </code><code>databyte[i] = payloaddatabyte[i]</code>

<code>    </code><code>if</code> <code>fin == 1 {</code>

<code>        </code><code>data = databyte</code>

<code>        </code><code>return</code>

<code>    </code><code>nextdata, err := this.readiframe()</code>

<code>    </code><code>data = append(data, nextdata…)</code>

<code>    </code><code>return</code>

<code>func parsehandshake(content string) map[string]string {</code>

<code>    </code><code>headers := make(map[string]string, 10)</code>

<code>    </code><code>lines := strings.split(content,</code><code>"\r\n"</code><code>)</code>

<code>    </code><code>for</code> <code>_,line := range lines {</code>

<code>        </code><code>if</code> <code>len(line) &gt;= 0 {</code>

<code>            </code><code>words := strings.split(line,</code><code>":"</code><code>)</code>

<code>            </code><code>if</code> <code>len(words) == 2 {</code>

<code>                </code><code>headers[strings.trim(words[0],</code><code>" "</code><code>)] = strings.trim(words[1],</code><code>" "</code><code>)</code>

<code>    </code><code>return</code> <code>headers</code>

ps：后来发现官方也有实现了websocket，只是它不是在pkg下，而是在net的branch下

强烈建议使用官方的websocket，不要自己写

https://code.google.com/p/go.net/

当然如果自己实现了一遍协议，看官方的包自然会更清晰了。