WebSocket相关
原文:http://www.cnblogs.com/jinjiangongzuoshi/p/5062092.html
前言
今天看了一些资料,记录一下心得。websocket是html5引入的一个新特性,传统的web应用是通过http协议来提供支持,如果要实时同步传输数据,需要轮询,效率低下websocket是类似socket通信,web端连接服务器后,握手成功,一直保持连接,可以理解为长连接,这时服务器就可以主动给客户端发送数据,实现数据的自动更新。使用websocket需要注意浏览器和当前的版本,不同的浏览器提供的支持不一样,因此设计服务器的时候,需要考虑。
进一步简述
websocket是一个浏览器和服务器通信的新的协议,一般而言,浏览器和服务器通信最常用的是http协议,但是http协议是无状态的,每次浏览器请求信息,服务器返回信息后这个浏览器和服务器通信的信道就被关闭了,这样使得服务器如果想主动给浏览器发送信息变得不可能了,服务器推技术在http时代的解决方案一个是客户端去轮询,或是使用comet技术,而websocket则和一般的socket一样,使得浏览器和服务器建立了一个双工的通道。 具体的websocket协议在rfc6455里面有,这里简要说明一下。websocket通信需要先有个握手的过程,使得协议由http转变为webscoket协议,然后浏览器和服务器就可以利用这个socket来通信了。首先浏览器发送握手信息,要求协议转变为websocketGET / HTTP/1.1 Host: example.com Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== Origin: http://example.com 服务器接收到信息后,取得其中的Sec-WebSocket-Key,将他和一个固定的字符串258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11做拼接,得到的字符串先用sha1做一下转换,再用base64转换一下,就得到了回应的字符串,这样服务器端发送回的消息是这样的HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo= 这样握手就完成了,用python来实现这段握手过程的话就是下面这样。def handshake(conn):key =Nonedata = conn.recv(8192)if not len(data):return Falsefor line in data.split('\r\n\r\n')[0].split('\r\n')[1:]:k, v = line.split(': ')if k =='Sec-WebSocket-Key':key =base64.b64encode(hashlib.sha1(v +'258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11').digest())if not key:conn.close()return Falseresponse ='HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n'\'Upgrade: websocket\r\n'\'Connection: Upgrade\r\n'\'Sec-WebSocket-Accept:'+ key +'\r\n\r\n'conn.send(response)return True 握手过程完成之后就是信息传输了,websocket的数据信息格式是这样的。+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+ |F|R|R|R| opcode|M| Payload len | Extended payload length | |I|S|S|S| (4) |A| (7) | (16/64) | |N|V|V|V| |S| | (if payload len==126/127) | | |1|2|3| |K| | | +-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - + | Extended payload length continued, if payload len == 127 | + - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+ | | Masking-key, if MASK set to 1 | +-------------------------------+-------------------------------+ | Masking-key (continued) | Payload Data | +-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - + : Payload Data continued ... : + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + | Payload Data continued ... | +---------------------------------------------------------------+ 值得注意的是payload len这项,表示数据的长度有多少,如果小于126,那么payload len就是数据的长度,如果是126那么接下来2个字节是数据长度,如果是127表示接下来8个字节是数据长度,然后后面会有四个字节的mask,真实数据要由payload data和mask做异或才能得到,这样就可以得到数据了。发送数据的格式和接受的数据类似,具体细节可以去参考rfc6455,这里就不过多赘述了。
Python的Websocket客户端:Websocket-Client
Websocket-Client 是 Python 上的 Websocket 客户端。它只支持 hybi-13,且所有的 Websocket API 都支持同步。
Installation
This module is tested on Python 2.7 and Python 3.x.
Type "python setup.py install" or "pip install websocket-client" to install.
Caution!
from v0.16.0, we can install by "pip install websocket-client" for python 3.
This module depend on
- six
- backports.ssl_match_hostname for Python 2.x
Python通过websocket与js客户端通信示例分析
这里,介绍如何使用 Python 与前端 js 进行通信。
websocket 使用 HTTP 协议完成握手之后,不通过 HTTP 直接进行 websocket 通信。
于是,使用 websocket 大致两个步骤:使用 HTTP 握手,通信。
js 处理 websocket 要使用 ws 模块; Python 处理则使用 socket 模块建立 TCP 连接即可,比一般的 socket ,只多一个握手以及数据处理的步骤。
包格式
js 客户端先向服务器端 python 发送握手包,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
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
其中, Sec-WebSocket-Key 是随机的,服务器用这些数据构造一个 SHA-1 信息摘要。
方法为: key+migic , SHA-1 加密, base-64 加密
Python 中的处理代码:
MAGIC_STRING
=
'258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
res_key
=
base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key
+
MAGIC_STRING).digest())
握手完整代码
js 端
js 中有处理 websocket 的类,初始化后自动发送握手包,如下:
var socket = new WebSocket('ws://localhost:3368');
Python 端
Python 用 socket 接受得到握手字符串,处理后发送
HOST
=
'localhost'
PORT
=
3368
MAGIC_STRING
=
'258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
HANDSHAKE_STRING
=
"HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"
\
"Upgrade:websocket\r\n"
\
"Connection: Upgrade\r\n"
\
"Sec-WebSocket-Accept: {1}\r\n"
\
"WebSocket-Location: ws://{2}/chat\r\n"
\
"WebSocket-Protocol:chat\r\n\r\n"
def
handshake(con):
#con为用socket,accept()得到的socket
#这里省略监听,accept的代码,具体可见blog:http://blog.csdn.net/ice110956/article/details/29830627
headers
=
{}
shake
=
con.recv(
1024
)
if
not
len
(shake):
return
False
header, data
=
shake.split(
'\r\n\r\n'
,
1
)
for
line
in
header.split(
'\r\n'
)[
1
:]:
key, val
=
line.split(
': '
,
1
)
headers[key]
=
val
if
'Sec-WebSocket-Key'
not
in
headers:
print
(
'This socket is not websocket, client close.'
)
con.close()
return
False
sec_key
=
headers[
'Sec-WebSocket-Key'
]
res_key
=
base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key
+
MAGIC_STRING).digest())
str_handshake
=
HANDSHAKE_STRING.replace(
'{1}'
, res_key).replace(
'{2}'
, HOST
+
':'
+
str
(PORT))
print
str_handshake
con.send(str_handshake)
return
True
通信
不同版本的浏览器定义的数据帧格式不同, Python 发送和接收时都要处理得到符合格式的数据包,才能通信。
Python 接收
Python 接收到浏览器发来的数据,要解析后才能得到其中的有用数据。
固定字节:
( 1000 0001 或是 1000 0002 )这里没用,忽略
包长度字节:
第一位肯定是 1 ,忽略。剩下 7 个位可以得到一个整数 (0 ~ 127) ,其中
( 1-125 )表此字节为长度字节,大小即为长度;
(126)表接下来的两个字节才是长度;
(127)表接下来的八个字节才是长度;
用这种变长的方式表示数据长度,节省数据位。
mark 掩码:
mark 掩码为包长之后的 4 个字节,之后的兄弟数据要与 mark 掩码做运算才能得到真实的数据。
兄弟数据:
得到真实数据的方法:将兄弟数据的每一位 x ,和掩码的第 i%4 位做 xor 运算,其中 i 是 x 在兄弟数据中的索引。
完整代码
def
recv_data(
self
, num):
try
:
all_data
=
self
.con.recv(num)
if
not
len
(all_data):
return
False
except
:
return
False
else
:
code_len
=
ord
(all_data[
1
]) &
127
if
code_len
=
=
126
:
masks
=
all_data[
4
:
8
]
data
=
all_data[
8
:]
elif
code_len
=
=
127
:
masks
=
all_data[
10
:
14
]
data
=
all_data[
14
:]
else
:
masks
=
all_data[
2
:
6
]
data
=
all_data[
6
:]
raw_str
=
""
i
=
0
for
d
in
data:
raw_str
+
=
chr
(
ord
(d) ^
ord
(masks[i
%
4
]))
i
+
=
1
return
raw_str
js 端的 ws 对象,通过 ws.send(str) 即可发送
ws.send(str)
Python 发送
Python 要包数据发送,也需要处理
固定字节:固定的 1000 0001( ‘ \x81 ′ )
包长:根据发送数据长度是否超过 125 , 0xFFFF(65535) 来生成 1 个或 3 个或 9 个字节,来代表数据长度。
def
send_data(
self
, data):
if
data:
data
=
str
(data)
else
:
return
False
token
=
"\x81"
length
=
len
(data)
if
length <
126
:
token
+
=
struct.pack(
"B"
, length)
elif
length <
=
0xFFFF
:
token
+
=
struct.pack(
"!BH"
,
126
, length)
else
:
token
+
=
struct.pack(
"!BQ"
,
127
, length)
#struct为Python中处理二进制数的模块,二进制流为C,或网络流的形式。
data
=
'%s%s'
%
(token, data)
self
.con.send(data)
return
True
ws.onmessage =
function
(result,nTime){
alert(
"从服务端收到的数据:"
);
alert(
"最近一次发送数据到现在接收一共使用时间:"
+ nTime);
console.log(result);
}
最终代码
Python服务端
# _*_ coding:utf-8 _*_ __author__ = 'Patrick' import socket import threading import sys import os import MySQLdb import base64 import hashlib import struct # ====== config ====== HOST = 'localhost' PORT = 3368 MAGIC_STRING = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11' HANDSHAKE_STRING = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \ "Upgrade:websocket\r\n" \ "Connection: Upgrade\r\n" \ "Sec-WebSocket-Accept: {1}\r\n" \ "WebSocket-Location: ws://{2}/chat\r\n" \ "WebSocket-Protocol:chat\r\n\r\n" class Th(threading.Thread): def __init__(self, connection,): threading.Thread.__init__(self) self.con = connection def run(self): while True: try: pass self.con.close() def recv_data(self, num): try: all_data = self.con.recv(num) if not len(all_data): return False except: return False else: code_len = ord(all_data[1]) & 127 if code_len == 126: masks = all_data[4:8] data = all_data[8:] elif code_len == 127: masks = all_data[10:14] data = all_data[14:] else: masks = all_data[2:6] data = all_data[6:] raw_str = "" i = 0 for d in data: raw_str += chr(ord(d) ^ ord(masks[i % 4])) i += 1 return raw_str # send data def send_data(self, data): if data: data = str(data) else: return False token = "\x81" length = len(data) if length < 126: token += struct.pack("B", length) elif length <= 0xFFFF: token += struct.pack("!BH", 126, length) else: token += struct.pack("!BQ", 127, length) #struct为Python中处理二进制数的模块,二进制流为C,或网络流的形式。 data = '%s%s' % (token, data) self.con.send(data) return True # handshake def handshake(con): headers = {} shake = con.recv(1024) if not len(shake): return False header, data = shake.split('\r\n\r\n', 1) for line in header.split('\r\n')[1:]: key, val = line.split(': ', 1) headers[key] = val if 'Sec-WebSocket-Key' not in headers: print ('This socket is not websocket, client close.') con.close() return False sec_key = headers['Sec-WebSocket-Key'] res_key = base64.b64encode(hashlib.sha1(sec_key + MAGIC_STRING).digest()) str_handshake = HANDSHAKE_STRING.replace('{1}', res_key).replace('{2}', HOST + ':' + str(PORT)) print str_handshake con.send(str_handshake) return True def new_service(): """start a service socket and listen when coms a connection, start a new thread to handle it""" sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) try: sock.bind(('localhost', 3368)) sock.listen(1000) #链接队列大小 print "bind 3368,ready to use" except: print("Server is already running,quit") sys.exit() while True: connection, address = sock.accept() #
转载于:https://www.cnblogs.com/DI-DIAO/p/9246344.html
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