本页使用了标题或全文手工转换

WebSocket

维基百科,自由的百科全书
跳到导航 跳到搜索

WebSocket是一种网络传输协议,可在单个TCP连接上进行全双工通信,位于OSI模型应用层。WebSocket协议在2011年由IETF标准化为RFC 6455,后由RFC 7936补充规范。Web IDL英语Web IDL中的WebSocket API由W3C标准化。

WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单,允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocket API中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。

简介[编辑]

WebSocket是一种与HTTP不同的协议。两者都位于OSI模型应用层,并且都依赖于传输层的TCP协议。 虽然它们不同,但RFC 6455规定:“WebSocket设计为通过80和443端口工作,以及支持HTTP代理和中介”,从而使其与HTTP协议兼容。 为了实现兼容性,WebSocket握手使用HTTP Upgrade头[1]从HTTP协议更改为WebSocket协议。

WebSocket协议支持Web浏览器(或其他客户端应用程序)与Web服务器之间的交互,具有较低的开销,便于实现客户端与服务器的实时数据传输。 服务器可以通过标准化的方式来实现,而无需客户端首先请求内容,并允许消息在保持连接打开的同时来回传递。通过这种方式,可以在客户端和服务器之间进行双向持续对话。 通信通过TCP端口80或443完成,这在防火墙阻止非Web网络连接的环境下是有益的。另外,Comet之类的技术以非标准化的方式实现了类似的双向通信。

大多数浏览器都支持该协议,包括Google ChromeFirefoxSafariMicrosoft EdgeInternet ExplorerOpera

与HTTP不同,WebSocket提供全双工通信。[2][3]此外,WebSocket还可以在TCP之上启用消息流。TCP单独处理字节流,没有固有的消息概念。 在WebSocket之前,使用Comet可以实现全双工通信。但是Comet存在TCP握手和HTTP头的开销,因此对于小消息来说效率很低。WebSocket协议旨在解决这些问题。

WebSocket协议规范将ws(WebSocket)和wss(WebSocket Secure)定义为两个新的统一资源标识符(URI)方案[4],分别对应明文和加密连接。除了方案名称和片段ID(不支持#)之外,其余的URI组件都被定义为此URI的通用语法。[5]

使用浏览器开发人员工具,开发人员可以检查WebSocket握手以及WebSocket框架。[6]

历史[编辑]

WebSocket最初在HTML5规范中被引用为TCPConnection,作为基于TCP的套接字API的占位符。[7]2008年6月,Michael Carter英语Michael Carter (entrepreneur)进行了一系列讨论,最终形成了称为WebSocket的协议。[8]

“WebSocket”这个名字是Ian Hickson和Michael Carter之后在 #whatwg IRC聊天室创造的[9],随后由Ian Hickson撰写并列入HTML5规范,并在Michael Carter的Cometdaily博客上宣布[10]。 2009年12月,Google Chrome 4是第一个提供标准支持的浏览器,默认情况下启用了WebSocket。[11]WebSocket协议的开发随后于2010年2月从W3C和WHATWG小组转移到IETF,并在Ian Hickson的指导下进行了两次修订。[12]

该协议被多个浏览器默认支持并启用后,RFC于2011年12月在Ian Fette下完成。[13]

背景[编辑]

现在,很多网站为了实现推送技术,所用的技术都是轮询。轮询是在特定的的时间间隔(如每秒),由浏览器对服务器发出HTTP请求,然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点,即浏览器需要不断的向服务器发出请求,然而HTTP请求可能包含较长的头部,其中真正有效的数据可能只是很小的一部分,显然这样会消耗很多的带宽资源。

比较新的轮询技术是Comet。这种技术虽然可以实现双向通信,但仍然需要反复发出请求。而且在Comet中普遍采用的HTTP长连接也会消耗服务器资源。

在这种情况下,HTML5定义了WebSocket协议,能更好的节省服务器资源和带宽,并且能够更实时地进行通讯。

Websocket使用wswss统一资源标志符,类似于HTTPS。其中wss表示使用了TLS的Websocket。如:

ws://example.com/wsapi
wss://secure.example.com/wsapi

Websocket与HTTP和HTTPS使用相同的TCP端口,可以绕过大多数防火墙的限制。默认情况下,Websocket协议使用80端口;运行在TLS之上时,默认使用443端口。

优点[编辑]

  • 较少的控制开销。在连接创建后,服务器和客户端之间交换数据时,用于协议控制的数据包头部相对较小。在不包含扩展的情况下,对于服务器到客户端的内容,此头部大小只有2至10字节(和数据包长度有关);对于客户端到服务器的内容,此头部还需要加上额外的4字节的掩码。相对于HTTP请求每次都要携带完整的头部,此项开销显著减少了。
  • 更强的实时性。由于协议是全双工的,所以服务器可以随时主动给客户端下发数据。相对于HTTP请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应,延迟明显更少;即使是和Comet等类似的长轮询比较,其也能在短时间内更多次地传递数据。
  • 保持连接状态。与HTTP不同的是,Websocket需要先创建连接,这就使得其成为一种有状态的协议,之后通信时可以省略部分状态信息。而HTTP请求可能需要在每个请求都携带状态信息(如身份认证等)。
  • 更好的二进制支持。Websocket定义了二进制帧,相对HTTP,可以更轻松地处理二进制内容。
  • 可以支持扩展。Websocket定义了扩展,用户可以扩展协议、实现部分自定义的子协议。如部分浏览器支持压缩等。
  • 更好的压缩效果。相对于HTTP压缩,Websocket在适当的扩展支持下,可以沿用之前内容的上下文,在传递类似的数据时,可以显著地提高压缩率。[14]

握手协议[编辑]

WebSocket 是独立的、创建在 TCP 上的协议。

Websocket 通过 HTTP/1.1 协议的101状态码进行握手。

为了创建Websocket连接,需要通过浏览器发出请求,之后服务器进行回应,这个过程通常称为“握手”(handshaking)。

例子[编辑]

一个典型的Websocket握手请求如下:

客户端请求

GET / HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: example.com
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

服务器回应

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=
Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/

字段说明[编辑]

  • Connection必须设置Upgrade,表示客户端希望连接升级。
  • Upgrade字段必须设置Websocket,表示希望升级到Websocket协议。
  • Sec-WebSocket-Key是随机的字符串,服务器端会用这些数据来构造出一个SHA-1的信息摘要。把“Sec-WebSocket-Key”加上一个特殊字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”,然后计算SHA-1摘要,之后进行BASE-64编码,将结果做为“Sec-WebSocket-Accept”头的值,返回给客户端。如此操作,可以尽量避免普通HTTP请求被误认为Websocket协议。
  • Sec-WebSocket-Version 表示支持的Websocket版本。RFC6455要求使用的版本是13,之前草案的版本均应当弃用。
  • Origin字段是可选的,通常用来表示在浏览器中发起此Websocket连接所在的页面,类似于Referer。但是,与Referer不同的是,Origin只包含了协议和主机名称。
  • 其他一些定义在HTTP协议中的字段,如Cookie等,也可以在Websocket中使用。

浏览器支持[编辑]

WebSocket协议的安全版本在Firefox 6[15]、Safari 6、Google Chrome 14[16]、Opera 12.10和Internet Explorer 10中实现。[17]详细的协议测试包报告[18]列出了这些浏览器与特定协议方面的一致性。

Opera 11和Safari 5中实现了较旧的,不太安全的协议版本,以及iOS 4.2中的Safari移动版本。[19]OS7中的BlackBerry Browser实现了WebSockets。[20]由于存在漏洞,它在Firefox 4和5[21]以及Opera 11中被禁用。[22]

所有最新的浏览器支持最新规范(RFC 6455)的WebSocket协议。一个详细的测试报告[18]列出了这些浏览器支持的Websocket版本。

浏览器支持现状
协议 发布日期 IE Firefox[23](个人电脑) Firefox (Android) Chrome(个人电脑,手机) Safari(Mac, iOS) Opera(个人电脑,手机) Android浏览器
hixie-75 2010年2月4日 4 5.0.0
hixie-76
hybi-00
2010年5月10日,
2010年5月23日
4.0(已禁用) 6 5.0.1 11.00(已禁用)
7 hybi-07 2011年4月22日 6[24]1
8 hybi-10 2011年7月11日 7[25]1 7 14[26]
13 RFC 6455 2011年12月 10[27] 11 11 16[28] 6 12.10[29] 4.4[30]

1基于Gecko 6–10版本的浏览器的WebSocket对象为“mozwebsocket”,[31]需要添加额外的代码。

服务器[编辑]

在服务器方面,网上都有不同对websocket支持的服务器:

参考资料[编辑]

  1. ^ Ian Fette; Alexey Melnikov. Relationship to TCP and HTTP. RFC 6455 The WebSocket Protocol. IETF. December 2011: sec. 1.7. RFC 6455. 
  2. ^ Glossary:WebSockets. Mozilla Developer Network. 2015. 
  3. ^ HTML5 WebSocket: A Quantum Leap in Scalability for the Web
  4. ^ Graham Klyne (编). IANA Uniform Resource Identifer (URI) Schemes. Internet Assigned Numbers Authority. 2011-11-14 [2011-12-10]. 
  5. ^ Ian Fette; Alexey Melnikov. WebSocket URIs. RFC 6455 The WebSocket Protocol. IETF. December 2011: sec. 3. RFC 6455. 
  6. ^ Wang, Vanessa; Salim, Frank; Moskovits, Peter. APPENDIX A: WebSocket Frame Inspection with Google Chrome Developer Tools. The Definitive Guide to HTML5 WebSocket. Apress. February 2013 [7 April 2013]. ISBN 978-1-4302-4740-1. 
  7. ^ HTML 5. www.w3.org. [2016-04-17]. 
  8. ^ [whatwg] TCPConnection feedback from Michael Carter on 2008-06-18 (whatwg.org from June 2008). lists.w3.org. [2016-04-17]. 
  9. ^ IRC logs: freenode / #whatwg / 20080618. krijnhoetmer.nl. [2016-04-18]. 
  10. ^ Comet Daily » Blog Archive » Independence Day: HTML5 WebSocket Liberates Comet From Hacks. [2016-04-17]. (原始内容存档于2008-07-04). 
  11. ^ Web Sockets Now Available In Google Chrome. Chromium Blog. [2016-04-17] (美国英语). 
  12. ^ <ian@hixie.ch>, Ian Hickson. The WebSocket protocol. tools.ietf.org. [2016-04-17]. 
  13. ^ <ian@hixie.ch>, Ian Hickson. The WebSocket protocol. tools.ietf.org. [2016-04-17]. 
  14. ^ https://tools.ietf.org/html/rfc7692
  15. ^ Dirkjan Ochtman. WebSocket enabled in Firefox 6. Mozilla.org. May 27, 2011 [2011-06-30]. 
  16. ^ Chromium Web Platform Status. [2011-08-03]. 
  17. ^ WebSockets (Windows). Microsoft. 2012-09-28 [2012-11-07]. 
  18. ^ 18.0 18.1 WebSockets Protocol Test Report. Tavendo.de. 2011-10-27 [2011-12-10].  引用错误:带有name属性“autobahn”的<ref>标签用不同内容定义了多次
  19. ^ Katie Marsal. Apple adds accelerometer, WebSockets support to Safari in iOS 4.2. AppleInsider.com. November 23, 2010 [2011-05-09]. 
  20. ^ Web Sockets API. BlackBerry. [8 July 2011]. (原始内容存档于June 10, 2011). 
  21. ^ Chris Heilmann. WebSocket disabled in Firefox 4. Hacks.Mozilla.org. December 8, 2010 [2011-05-09]. 
  22. ^ Aleksander Aas. Regarding WebSocket. My Opera Blog. December 10, 2010 [2011-05-09]. (原始内容存档于2010-12-15). 
  23. ^ WebSockets (support in Firefox). Developer.mozilla.org. 2011-09-30 [2011-12-10]. 
  24. ^ Bug 640003 - WebSockets - upgrade to ietf-06. Bugzilla.mozilla.org. [2011-12-10]. 
  25. ^ WebSockets - upgrade to ietf-07>
  26. ^ Chromium bug 64470. Code.google.com. 2010-11-25 [2011-12-10]. 
  27. ^ WebSockets in Windows Consumer Preview. IE Engineering Team. 2012-03-19 [2012-07-23]. 
  28. ^ WebKit Changeset 97247: WebSocket: Update WebSocket protocol to hybi-17. Trac.webkit.org. [2011-12-10]. 
  29. ^ A hot Opera 12.50 summer-time snapshot. Opera Developer News. [2012-08-03]. (原始内容存档于2012-08-05). 
  30. ^ Compatibility tables for support of HTML5, CSS3, SVG and more in desktop and mobile browsers. caniuse.com. [2014-02-10]. 
  31. ^ WebSockets - MDN. Developer.mozilla.org. 2011-09-30 [2011-12-10].