说说对WebSocket的理解? 应用场景?

是什么

WebSocket, 是一种网络传输协议, 位于OSI模型的应用层。可在单个TCP连接上进行全双工通信, 能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通迅

客户端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

从上图可见, websocket服务器与客户端通过握手连接, 连接成功后, 两者都能主动的向对方发送或接受数据

而在websocket出现之前, 开发实时web应用的方式为轮询

不停地向服务器发送 HTTP 请求, 问有没有数据, 有数据的话服务器就用响应报文回应。如果轮询的频率比较高, 那么就可以近似地实现“实时通信”的效果

轮询的缺点也很明显, 反复发送无效查询请求耗费了大量的带宽和 CPU 资源

特点

全双工

通信允许数据在两个方向上同时传输, 它在能力上相当于两个单工通信方式的结合

例如指 A→B 的同时 B→A , 是瞬时同步的

二进制帧

采用了二进制帧结构, 语法、语义与 HTTP 完全不兼容, 相比http/2, WebSocket 更侧重于“实时通信”, 而HTTP/2更侧重于提高传输效率, 所以两者的帧结构也有很大的区别

不像 HTTP/2那样定义流, 也就不存在多路复用、优先级等特性

自身就是全双工, 也不需要服务器推送

协议名

引入ws和wss分别代表明文和密文的websocket协议, 且默认端口使用80或443, 几乎与http一致


ws://www.chrono.com
ws://www.chrono.com:8080/srv
wss://www.chrono.com:445/im?user_id=xxx

握手

WebSocket 也要有一个握手过程, 然后才能正式收发数据

客户端发送数据格式如下:


GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

Connection: 必须设置Upgrade, 表示客户端希望连接升级
Upgrade: 必须设置Websocket, 表示希望升级到Websocket协议
Sec-WebSocket-Key: 客户端发送的一个 base64 编码的密文, 用于简单的认证秘钥。要求服务端必须返回一个对应加密的“Sec-WebSocket-Accept应答, 否则客户端会抛出错误, 并关闭连接
Sec-WebSocket-Version : 表示支持的Websocket版本

服务端返回的数据格式:


HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=Sec-WebSocket-Protocol: chat

HTTP/1.1 101 Switching Protocols: 表示服务端接受 WebSocket 协议的客户端连接
Sec-WebSocket-Accep: 验证客户端请求报文, 同样也是为了防止误连接。具体做法是把请求头里“Sec-WebSocket-Key”的值, 加上一个专用的 UUID, 再计算摘要

优点

较少的控制开销: 数据包头部协议较小, 不同于http每次请求需要携带完整的头部
更强的实时性: 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
保持创连接状态: 创建通信后, 可省略状态信息, 不同于HTTP每次请求需要携带身份验证
更好的二进制支持: 定义了二进制帧, 更好处理二进制内容
支持扩展: 用户可以扩展websocket协议、实现部分自定义的子协议
更好的压缩效果: 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

应用场景

基于websocket的事实通信的特点, 其存在的应用场景大概有:

弹幕
媒体聊天
协同编辑
基于位置的应用
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