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WebSocket简单使用(三) - 服务器端

握手协议的客户端数据已经由浏览器代劳了，服务器端需要我们自己来实现，目前市场上开源的实现也比较多如：
  • Kaazing WebSocket Gateway(一个 Java 实现的 WebSocket Server)；
  • mod_pywebsocket(一个 Python 实现的 WebSocket Server)；
  • Netty(一个 Java 实现的网络框架其中包括了对 WebSocket 的支持)；
  • node.js(一个 Server 端的 JavaScript 框架提供了对 WebSocket 的支持)；
  • WebSocket4Net(一个.net的服务器端实现)；

其实在目前的.net4.5框架中已经实现了WebSocket，不用官方实现，我们自己来写个简单的。服务器端需要根据协议来握手、接收和发送。


握手

首先我们再来回顾下握手协议： 

    
	
	
  1. 
		客户端发到服务器的内容:
	
    2. 

	
  2. 
		GET /chat HTTP/1.1
	
    3. 

	
  3. 
		Host: server.example.com
	
    4. 

	
  4. 
		Upgrade: websocket
	
    5. 

	
  5. 
		Connection: Upgrade
	
    6. 

	
  6. 
		Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
	
    7. 

	
  7. 
		Origin: http://example.com
	
    8. 

	
  8. 
		Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
	
    9. 

	
  9. 
		Sec-WebSocket-Version: 13
	
    10. 

	
  10. 
		 
	
    11. 

	
  11. 
		从服务器到客户端的内容:
	
    12. 

	
  12. 
		HTTP/1.1 101 Switching Protocols
	
    13. 

	
  13. 
		Upgrade: websocket
	
    14. 

	
  14. 
		Connection: Upgrade
	
    15. 

	
  15. 
		Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
	
    16. 

	
  16. 
		Sec-WebSocket-Protocol: chat
	
    17.
关键是服务器端Sec-WebSocket-Accept，它是根据Sec-WebSocket-Key计算出来的：
  1. 取出Sec-WebSocket-Key，与一个magic string “258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11” 连接成一个新的key串；
  2. 将新的key串SHA1编码，生成一个由多组两位16进制数构成的加密串；
  3. 把加密串进行base64编码生成最终的key，这个key就是Sec-WebSocket-Key；
实例代码如下： 
    
	
	
  1. 
		/// <summary>
	
    2. 

	
  2. 
		/// 生成Sec-WebSocket-Accept
	
    3. 

	
  3. 
		/// </summary>
	
    4. 

	
  4. 
		/// <param name="handShakeText">客户端握手信息</param>
	
    5. 

	
  5. 
		/// <returns>Sec-WebSocket-Accept</returns>
	
    6. 

	
  6. 
		private static string GetSecKeyAccetp(byte[] handShakeBytes,int bytesLength)
	
    7. 

	
  7. 
		{
	
    8. 

	
  8. 
		 string handShakeText = Encoding.UTF8.GetString(handShakeBytes, 0, bytesLength);
	
    9. 

	
  9. 
		 string key = string.Empty;
	
    10. 

	
  10. 
		 Regex r = new Regex(@"Sec\-WebSocket\-Key:(.*?)\r\n");
	
    11. 

	
  11. 
		 Match m = r.Match(handShakeText);
	
    12. 

	
  12. 
		 if (m.Groups.Count != 0)
	
    13. 

	
  13. 
		 {
	
    14. 

	
  14. 
		 key = Regex.Replace(m.Value, @"Sec\-WebSocket\-Key:(.*?)\r\n", "$1").Trim();
	
    15. 

	
  15. 
		 }
	
    16. 

	
  16. 
		 byte[] encryptionString = SHA1.Create().ComputeHash(Encoding.ASCII.GetBytes(key + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"));
	
    17. 

	
  17. 
		 return Convert.ToBase64String(encryptionString);
	
    18. 

	
  18. 
		}
	
    19.
如果握手成功，将会触发客户端的onopen事件。


解析接收的客户端信息

接收到客户端数据解析规则如下：

  • 1byte
    1bit: frame-fin，x0表示该message后续还有frame；x1表示是message的最后一个frame
    3bit: 分别是frame-rsv1、frame-rsv2和frame-rsv3，通常都是x0
    4bit: frame-opcode，x0表示是延续frame；x1表示文本frame；x2表示二进制frame；x3-7保留给非控制frame；x8表示关 闭连接；x9表示ping；xA表示pong；xB-F保留给控制frame
  • 2byte
    1bit: Mask，1表示该frame包含掩码；0，表示无掩码
    7bit、7bit+2byte、7bit+8byte: 7bit取整数值，若在0-125之间，则是负载数据长度；若是126表示，后两个byte取无符号16位整数值，是负载长度；127表示后8个 byte，取64位无符号整数值，是负载长度
  • 3-6byte: 这里假定负载长度在0-125之间，并且Mask为1，则这4个byte是掩码
  • 7-end byte: 长度是上面取出的负载长度，包括扩展数据和应用数据两部分，通常没有扩展数据；若Mask为1，则此数据需要解码，解码规则为1-4byte掩码循环和数据byte做异或操作。
解析代码如下，但没有处理多帧和不包含掩码的包： 
    
	
	
  1. 
		/// <summary>
	
    2. 

	
  2. 
		/// 解析客户端数据包
	
    3. 

	
  3. 
		/// </summary>
	
    4. 

	
  4. 
		/// <param name="recBytes">服务器接收的数据包</param>
	
    5. 

	
  5. 
		/// <param name="recByteLength">有效数据长度</param>
	
    6. 

	
  6. 
		/// <returns></returns>
	
    7. 

	
  7. 
		private static string AnalyticData(byte[] recBytes, int recByteLength)
	
    8. 

	
  8. 
		{
	
    9. 

	
  9. 
		 if (recByteLength < 2) { return string.Empty; }
	
    10. 

	
  10. 
		 
	
    11. 

	
  11. 
		 bool fin = (recBytes[0] & 0x80) == 0x80; // 1bit，1表示最后一帧 
	
    12. 

	
  12. 
		 if (!fin){
	
    13. 

	
  13. 
		 return string.Empty;// 超过一帧暂不处理 
	
    14. 

	
  14. 
		 }
	
    15. 

	
  15. 
		 
	
    16. 

	
  16. 
		 bool mask_flag = (recBytes[1] & 0x80) == 0x80; // 是否包含掩码 
	
    17. 

	
  17. 
		 if (!mask_flag){
	
    18. 

	
  18. 
		 return string.Empty;// 不包含掩码的暂不处理
	
    19. 

	
  19. 
		 }
	
    20. 

	
  20. 
		 
	
    21. 

	
  21. 
		 int payload_len = recBytes[1] & 0x7F; // 数据长度 
	
    22. 

	
  22. 
		 
	
    23. 

	
  23. 
		 byte[] masks = new byte[4];
	
    24. 

	
  24. 
		 byte[] payload_data;
	
    25. 

	
  25. 
		 
	
    26. 

	
  26. 
		 if (payload_len == 126){
	
    27. 

	
  27. 
		 Array.Copy(recBytes, 4, masks, 0, 4);
	
    28. 

	
  28. 
		 payload_len = (UInt16)(recBytes[2] << 8 | recBytes[3]);
	
    29. 

	
  29. 
		 payload_data = new byte[payload_len];
	
    30. 

	
  30. 
		 Array.Copy(recBytes, 8, payload_data, 0, payload_len);
	
    31. 

	
  31. 
		 
	
    32. 

	
  32. 
		 }else if (payload_len == 127){
	
    33. 

	
  33. 
		 Array.Copy(recBytes, 10, masks, 0, 4);
	
    34. 

	
  34. 
		 byte[] uInt64Bytes = new byte[8];
	
    35. 

	
  35. 
		 for (int i = 0; i < 8; i++){
	
    36. 

	
  36. 
		 uInt64Bytes[i] = recBytes[9 - i];
	
    37. 

	
  37. 
		 }
	
    38. 

	
  38. 
		 UInt64 len = BitConverter.ToUInt64(uInt64Bytes, 0);
	
    39. 

	
  39. 
		 
	
    40. 

	
  40. 
		 payload_data = new byte[len];
	
    41. 

	
  41. 
		 for (UInt64 i = 0; i < len; i++){
	
    42. 

	
  42. 
		 payload_data[i] = recBytes[i + 14];
	
    43. 

	
  43. 
		 }
	
    44. 

	
  44. 
		 }else{
	
    45. 

	
  45. 
		 Array.Copy(recBytes, 2, masks, 0, 4);
	
    46. 

	
  46. 
		 payload_data = new byte[payload_len];
	
    47. 

	
  47. 
		 Array.Copy(recBytes, 6, payload_data, 0, payload_len);
	
    48. 

	
  48. 
		 
	
    49. 

	
  49. 
		 }
	
    50. 

	
  50. 
		 
	
    51. 

	
  51. 
		 for (var i = 0; i < payload_len; i++){
	
    52. 

	
  52. 
		 payload_data[i] = (byte)(payload_data[i] ^ masks[i % 4]);
	
    53. 

	
  53. 
		 }
	
    54. 

	
  54. 
		 
	
    55. 

	
  55. 
		 return Encoding.UTF8.GetString(payload_data);
	
    56. 

	
  56. 
		}
	
    57.

发送数据至客户端


服务器发送的数据以0x81开头，紧接发送内容的长度（若长度在0-125，则1个byte表示长度；若长度不超过0xFFFF，则后2个byte 作为无符号16位整数表示长度；若超过0xFFFF，则后8个byte作为无符号64位整数表示长度），最后是内容的byte数组。

代码如下： 

    
	
	
  1. 
		/// <summary>
	
    2. 

	
  2. 
		/// 打包服务器数据
	
    3. 

	
  3. 
		/// </summary>
	
    4. 

	
  4. 
		/// <param name="message">数据</param>
	
    5. 

	
  5. 
		/// <returns>数据包</returns>
	
    6. 

	
  6. 
		private static byte[] PackData(string message)
	
    7. 

	
  7. 
		{
	
    8. 

	
  8. 
		 byte[] contentBytes = null;
	
    9. 

	
  9. 
		 byte[] temp = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
	
    10. 

	
  10. 
		 
	
    11. 

	
  11. 
		 if (temp.Length < 126){
	
    12. 

	
  12. 
		 contentBytes = new byte[temp.Length + 2];
	
    13. 

	
  13. 
		 contentBytes[0] = 0x81;
	
    14. 

	
  14. 
		 contentBytes[1] = (byte)temp.Length;
	
    15. 

	
  15. 
		 Array.Copy(temp, 0, contentBytes, 2, temp.Length);
	
    16. 

	
  16. 
		 }else if (temp.Length < 0xFFFF){
	
    17. 

	
  17. 
		 contentBytes = new byte[temp.Length + 4];
	
    18. 

	
  18. 
		 contentBytes[0] = 0x81;
	
    19. 

	
  19. 
		 contentBytes[1] = 126;
	
    20. 

	
  20. 
		 contentBytes[2] = (byte)(temp.Length & 0xFF);
	
    21. 

	
  21. 
		 contentBytes[3] = (byte)(temp.Length >> 8 & 0xFF);
	
    22. 

	
  22. 
		 Array.Copy(temp, 0, contentBytes, 4, temp.Length);
	
    23. 

	
  23. 
		 }else{
	
    24. 

	
  24. 
		 // 暂不处理超长内容 
	
    25. 

	
  25. 
		 }
	
    26. 

	
  26. 
		 
	
    27. 

	
  27. 
		 return contentBytes;
	
    28. 

	
  28. 
		} 
	
    29.
这里只是简单介绍，下节来做个完整的实例。
上一篇：WebSocket简单使用(四) - 完整实例
下一篇：WebSocket简单使用(二) - 客户端
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