HTML5实现WebSocket协议原理浅析

WebSocket协议的设计初衷，是为了在现代网络基础设施上实现高效、实时的数据通信。这一协议的独特之处在于，它以HTTP连接作为起点，保证了与早期Web技术（pre-WebSocket）的完全兼容性。这个过程，通常被人们称为“WebSocket握手”。

在客户端，当浏览器想要从HTTP协议切换到WebSocket时，会向服务器发送一个请求。这个请求通过“升级”头部来表达意愿，示例代码如下：

```vbnet

GET ws://echo.websocket/?encoding=text HTTP/1.1

Origin:

Cookie: __utma=99as

Connection: Upgrade

Host: echo.websocket

Sec-WebSocket-Key: uRovscZjNol/umbTt5uKmw==

Upgrade: websocket

Sec-WebSocket-Version: 13

```

如果服务器了解并接受WebSocket协议，它会通过类似的升级头部来确认协议切换。响应示例如下：

```vbnet

HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake

Date: Fri, 10 Feb 2012 17:38:18 GMT

Connection: Upgrade

Server: Kaazing Gateway

Upgrade: WebSocket

Access-Control-Allow-Origin:

Access-Control-Allow-Credentials: true

Sec-WebSocket-Accept: rLHCkw/SKsO9GAH/ZSFhBATDKrU=

Access-Control-Allow-Headers: content-type

```

此后，HTTP连接逐渐转变为WebSocket连接，并在同一底层TCP/IP连接上运行。值得注意的是，WebSocket连接使用的端口与HTTP(80)和HTTPS(443)相同。

一旦连接建立，WebSocket数据帧就可以在客户端和服务器之间进行全双工通信。这意味着文本和二进制帧可以在两个方向上同时发送。文本帧的最小数据仅需要两个字节。文本帧以0 x00字节开始，以0 xff字节结束，中间包含UTF-8编码的数据。而二进制帧则采用前缀长度的方式。

通过这种设计，WebSocket协议实现了实时、高效的数据传输，为现代网络应用如实时聊天、在线游戏、实时数据更新等提供了强有力的支持。无论是金融数据、实时消息还是多媒体内容，WebSocket都能为用户提供流畅、实时的体验。