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  “文章对Websocket进行了介绍以及归纳小结(含python编程代码)。”

引读

• 为什么要引入Websocket?
• ——因为在HTTP之中，服务端无法向客户端主动推送更新的资源
• PS：HTTP/2 只能推送静态资源(预置资源)，无法推送实时更新的信息
• HTTP——连接建立-客户端请求-服务器响应(无请求则服务器不响应)
• Websocket——实现客户端-服务器双向对等通信(服务器和客户端都可以主动发送消息)

• 全双工协议(全双工——通信数据允许同时在两个方向上传输，半双工——通信数据同一时间内只允许在一个方向上传输，单工——通信数据固定只能在一个方向上传输)
• Websocket——全双工协议
• 典型应用：弹幕系统

Websocket：长期占用主机端口

HTTP请求：监听端口并通过端口进行信息传输

• 传统HTTP更新信息的方法：

• 轮询 / 长连接

• 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1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，显然这样会浪费很多的带宽等资源。

Websocket介绍

基础

• 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。

• 建立WebSocket 连接

  • 客户端浏览器向服务器发起HTTP 请求(包含更新的头部信息的请求)

  • 服务器端解析——产生应答信息表示升级成功

  • 连接成功建立——端到端通信——直到某一方发起关闭请求

• 在握手环节之中，Websocket比HTTP多进行一次握手，更新信息(服务器响应状态码101表示)，如下图所示

• 客户端消息：

• 服务端消息：

​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。

• Origin：作安全使用，防止跨站攻击，浏览器一般会使用这个来标识原始域。

Python Websocket搭建

• 服务端搭建代码：

import asyncio
import websockets
async def echo(websocket, path):
async for message in websocket:
message = "I got your message: {}".format(message)
await websocket.send(message)
asyncio.get_event_loop().run_until_complete(
websockets.serve(echo, '127.0.0.1', 8766))
asyncio.get_event_loop().run_forever()

• 客户端搭建代码：

import asyncio
import websockets
async def echo(uri):
async with websockets.connect(uri) as websocket:
while True:
message = input("Write down your message:")
await websocket.send(message)
print("<", message)
recv_text = await websocket.recv()
print("> {}".format(recv_text))
asyncio.get_event_loop().run_until_complete(
echo('ws://127.0.0.1:8766'))

• 客户端进行连接服务端，服务端接受连接之后双方建立了一个端对端的TCP连接，在该连接上可以实现双向通讯，建立这个连接之后，通信双方就没有客户端服务端之分了，提供的就是端对端通信。

Websocket VS HTTP

• Websocket的连接不能通过代理，必须直连
• Websocket建立之后，通信双方在任意时刻都可以主动通信
• Websocket建立之后通过数据帧传输信息，不使用请求-响应结构
• Websocket数据帧有序

优点

• 较少的控制开销。在连接建立后，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。

• 实时性强：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。

• 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。

• 支持扩展协议。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。
• 有状态协议(对比HTTP无状态)。与HTTP不同，Websocket需要先建立连接，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cookies等)。
• WebSocket不受浏览器同源策略的限制
• WebSockets 适用于实时性要求高的应用、聊天室、多人游戏、实时文档协作等

缺点

• 服务器长期维护长连接需要成本高
• 高并发场景之下对通信双方要求高
• 占用多个进程端口且一般浏览器有限制(例如：firefox为200)
• WebSocket握手阶段容易出现安全问题(Hijacking)

参考资料

 https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/WebSocket

 http://www.52im.net/thread-1266-1-1.html

 Websocket在线测试网站(抓包用)

💗 “逐梦的伤痕与印记才是少年独有的勋章，长风破浪终有时，享受过程，酸甜苦辣共存，才是人生。” 

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