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标题 基于node实现websocket协议
范文
    这篇文章主要介绍了基于node实现websocket协议的相关资料,需要的朋友可以参考下
    一、协议
    WebSocket是一种基于TCP之上的客户端与服务器全双工通讯的协议，它在HTML5中被定义，也是新一代webapp的基础规范之一。
    它突破了早先的AJAX的限制，关键在于实时性，服务器可以主动推送内容 到客户端！可能的应用有：多人在线游戏，即时聊天，实时监控，远程桌面，新闻服务器等等。
    对于我自己，当前最想尝试的是canvas+websocket组合起来能做什么。
    二、实现
    由于握手的过程是一个标准的HTTP请求，因此 websocket 的实现有两种选择：1）TCP上实现； 2) 现有HTTP软件上实现。后者的优势在于可以共用现有的HTTP服务器端口，并且不用重新实现认证功能和解析HTTP请求的功能。
    这个示例中使用的 node 的HTTP模块。（TCP版及所有文件见 附件）
    1、node服务器端代码：
    var http = require('http');
    var url = require('url');
    // var mime = require('mime');
    var crypto = require('crypto');
    var port = 4400;
    var server = http.createServer();
      server.listen(port,function() {
        console.log('server is running on localhost:',port);
        server
        .on('connection',function(s) {
          console.log('on connection ',s);
        })
        .on('request',onrequest)
        .on('upgrade',onupgrade);
      });
    var onrequest = function(req,res) {
      console.log( Object.keys(req) ,req.url,req['upgrade']);
      if( !req.upgrade ){
        // 非upgrade请求选择：中断或提供普通网页
        res.writeHead(200, { 'content-type': 'text/plain' });
        res.write( 'WebSocket server works!' );
      }
      res.end();
      return;
    };
    var onupgrade = function (req,sock,head) {
      // console.log('方法:',Object.keys(sock));
      if(req.headers.upgrade !== 'WebSocket'){
        console.warn('非法连接');
        sock.end();
        return;
      }
      bind_sock_event(sock);
      try{
        handshake(req,sock,head);
      }catch(e){
        console.error(e);
        sock.end();
      }
    };
    // 包装将要发送的帧
    var wrap = function(data) {
      var fa = 0x00, fe = 0xff, data = data.toString()
        len = 2+Buffer.byteLength(data),
        buff = new Buffer(len);
      buff[0] = fa;
      buff.write(data,1);
      buff[len-1] = fe;
      return buff;
    }
    // 解开接收到的帧
    var unwrap = function(data) {
      return data.slice(1,data.length-1);
    }
    var bind_sock_event = function(sock) {
      sock
      .on('data',function(buffer) {
        var data = unwrap(buffer);
        console.log('socket receive data : ',buffer,data,'\n>>> '+data);
        // send('hello html5,'+Date.now())
        sock.emit('send',data);
      })
      .on('close',function() {
        console.log('socket close');
      })
      .on('end',function() {
        console.log('socket end');
      })
      .on('send',function(data) { //自定义事件
        sock.write(wrap(data),'binary');
      })
    };
    var get_part = function(key) {
      var empty  = '',
        spaces = key.replace(/\S/g,empty).length,
        part  = key.replace(/\D/g,empty);
      if(!spaces) throw {message:'Wrong key: '+key,name:'HandshakeError'}
      return get_big_endian(part / spaces);
    }
    var get_big_endian = function(n) { 
      return String.fromCharCode.apply(null,[3,2,1,0].map(function(i) { return n >> 8*i & 0xff }))
    }
    var challenge = function(key1,key2,head) {
      var sum = get_part(key1) + get_part(key2) + head.toString('binary');
      return crypto.createHash('md5').update(sum).digest('binary');
    }
    var handshake = function(req,sock,head) {
      var output = [],h = req.headers, br = '\r\n';
      // header
      output.push(
        'HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake','Upgrade: WebSocket','Connection: Upgrade',
        'Sec-WebSocket-Origin: ' + h.origin,
        'Sec-WebSocket-Location: ws://' + h.host + req.url,
        'Sec-WebSocket-Protocol: my-custom-chat-protocol'+br
      );
      // body
      var c = challenge(h['sec-websocket-key1'],h['sec-websocket-key2'],head);
      output.push(c);
      sock.write(output.join(br),'binary');
    }
    2、浏览器客户端代码：
    <html>
    <head>
      <title>WebSocket Demo</title>
    </head>
    <style type="text/css">
     textarea{width:400px;height:150px;display:block;overflow-y:scroll;}
     #output{width:600px;height:400px;background:whiteSmoke;padding:1em .5em;color:#000;border:none;}
     button{padding:.2em 1em;}
    </style>
    <link href="layout.css" rel="stylesheet" type="text/css" /> 
    <body>
    <textarea id="output" readonly="readonly"></textarea>
    <br>
    <textarea id="input"></textarea>
    <button id="send">send</button>
    <script type="text/javascript">
    // localhost
    var socket = new WebSocket('ws://192.168.144.131:4400/')
    socket.onopen = function(e) {
      log(e.type);
      socket.send('hello node');
    }
    socket.onclose = function(e) {
      log(e.type);
    }
    socket.onmessage = function(e) {
      log('receive @ '+ new Date().toLocaleTimeString() +'\n'+e.data);
     output.scrollTop = output.scrollHeight
    }
    socket.onclose = function(e) {
      log(e.type);
    }
    socket.addEventListener('close',function() {
      log('a another close event handler..');
    },false);
    // dom
    var id = function(id) {
      return document.getElementById(id);
    }
    var output = id('output'), input = id('input'), send = id('send');
    var log = function(msg) {
      output.textContent += '> '+msg + '\n'
    }
    send.addEventListener('click',function() {
      socket.send(input.value);
    },false);
    </script>
    </body>
    </html>
    三、细节
    在 http 协议之上的 websocket 协议实现只有两步：握手，发送数据。
    1、握手
    握手的过程被称为 challenge-response。首先客户端发起一个名为Upgrade的HTTP GET请求，服务器验证此请求，给出101响应以表示接受此次协议升级，握手即完成了。
    chrome inspector美化过的握手信息：
    Request URL:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
    Request Method:GET
    Status Code:101 WebSocket Protocol Handshake
    Request Headers
    Connection:Upgrade
    Host:192.168.144.131:4400
    Origin:http://localhost:800
    Sec-WebSocket-Key1:p2    G 947T 80  661 jAf2
    Sec-WebSocket-Key2:z Z Q ^326 5 9= 7s1  1 7H4
    Sec-WebSocket-Protocol::my-custom-chat-protocol
    Upgrade:WebSocket
    (Key3):7C:44:56:CA:1F:19:D2:0A
    Response Headers
    Connection:Upgrade
    Sec-WebSocket-Location:ws://192.168.144.131:4400/pub/chat?q=me
    Sec-WebSocket-Origin:http://localhost:800
    Sec-WebSocket-Protocol:my-custom-chat-protocol
    Upgrade:WebSocket
    (Challenge Response):52:DF:2C:F4:50:C2:8E:98:14:B7:7D:09:CF:C8:33:40
    请求头部分
    Host: websocket服务器主机
    Connection: 连接类型
    Upgrade: 协议升级类型
    Origin: 访问来源
    Sec-WebSocket-Protocol: 可选，子协议名称，由应用自己定义，多个协议用空格分割。(*另外一个仅剩的可选项是cookie)
    Sec-WebSocket-Key1: 安全认证key，xhr请求不能伪造'sec-'开头的请求头。
    Sec-WebSocket-Key2: 同上
    Key3: 响应体内容,8字节随机。
    响应头部分
    Sec-WebSocket-Protocol: 必须包含请求的子协议名
    Sec-WebSocket-Origin: 必须等于请求的来源
    Sec-WebSocket-Location: 必须等于请求的地址
    Challenge Response: 响应体内容，根据请求中三个key计算得来，16字节。
    应答字符串计算过程伪代码:
    part_1 = key1中所有数字 / key1中空格数量
    part_2 同上
    sum = big_endian(part_1)+big_endian(part_2)+key3
    challenge_response = md5_digest(sum);
    32位整数的big_endian计算策略：
    # 很类似于rgba颜色计算,从下面的函数可以看出计算过程
    var big_endian = function(n) {
      return [3,2,1,0].map(function(i) { return n >> 8*i & 0xff });
    }
    big_endian(0xcc77aaff);
    // -> [204, 119, 170, 255]
    2、发送数据
    WebSocket API的被设计成用事件处理数据，客户端只要得到事件通知就可以获取到完整的数据，而不需要手动处理缓冲器。
    这种情况下，每一笔数据被称为一帧。在规范的定义中，它的头部必须以0x00开始，尾部属性以0xff结束，这样每一次数据发送至少有两个字节。
    服务器实现中，收到数据时要截掉头尾；而发送数据是要包装头尾。格式如下：
    # '你好'的原始二进制表示，请求头和这里都是utf8编码
    <Buffer e4 bd a0 e5 a5 bd>
    # 包装后的二进制表示。
    <Buffer 00 e4 bd a0 e5 a5 bd ff>
    以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助。
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更新时间：2025/5/20 11:18:26