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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模型的应用层。WebSocket协议在2011年由IETF标准化为RFC 6455,后由RFC 7936补充规范。Web IDL中的WebSocket API由W3C标准化。
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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,两者之间就可以建立持久性的连接,并进行双向数据传输。
WebSocket是一种与HTTP不同的协议。两者都位于OSI模型的应用层,并且都依赖于传输层的TCP协议。
虽然它们不同,但是RFC 6455中规定:it is designed to work over HTTP ports 80 and 443 as well as to support HTTP proxies and intermediaries
(WebSocket通过HTTP端口80和443进行工作,并支持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 Chrome、Firefox、Safari、Microsoft Edge、Internet Explorer和Opera。
与HTTP不同,WebSocket提供全双工通信。[2][3]此外,WebSocket还可以在TCP之上实现消息流。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]
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]
早期,很多网站为了实现推送技术,所用的技术都是轮询。轮询是指由浏览器每隔一段时间(如每秒)向服务器发出HTTP请求,然后服务器返回最新的数据给客户端。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请求与回复可能会包含较长的头部,其中真正有效的数据可能只是很小的一部分,所以这样会消耗很多带宽资源。
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信。
Websocket使用ws
或wss
的统一资源标志符(URI)。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。
WebSocket 是独立的、建立在TCP上的协议。
Websocket 通过 HTTP/1.1 协议的101状态码进行握手。
为了建立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)。
一个典型的Websocket握手请求如下[15]:
客户端请求:
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
服务器回应:
HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo= Sec-WebSocket-Protocol: chat
WebSocket协议的安全版本在Firefox 6[17]、Safari 6、Google Chrome 14[18]、Opera 12.10和Internet Explorer 10中实现。[19]详细的协议测试包报告[20]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。[21]OS7中的BlackBerry Browser实现了WebSockets。[22]由于存在漏洞,它在Firefox 4和5[23]以及Opera 11中被禁用。[24]
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[20]列出了这些浏览器支持的Websocket版本。
协议 | 发布日期 | IE | Firefox[25](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 (页面存档备份,存于互联网档案馆) | 2010年2月4日 | 4 | 5.0.0 | |||||
hixie-76(页面存档备份,存于互联网档案馆) hybi-00 (页面存档备份,存于互联网档案馆) |
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(页面存档备份,存于互联网档案馆) | 2011年4月22日 | 6[26]1 | ||||||
8 hybi-10 (页面存档备份,存于互联网档案馆) | 2011年7月11日 | 7[27]1 | 7 | 14[28] | ||||
13 RFC 6455 | 2011年12月 | 10[29] | 11 | 11 | 16[30] | 6 | 12.10[31] | 4.4[32] |
1基于Gecko 6–10版本的浏览器的WebSocket对象为“mozwebsocket”,[33]需要添加额外的代码。
在服务器方面,网上都有不同对websocket支持的服务器:
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