太古封魔录2 C++实现WebSocket功能笔记

更加通用的实现文章看这个就行了： https://blog.csdn.net/qq_39540028/article/details/104493049

以下是我们项目中的内容和补充细节

1. C++需要实现WebSocket功能

太古2总算活下去了，小程序也开始流行起来。要实现小程序端，分一杯羹。由于小程序用到了wss，所以要在这方面提供支持。也就是需要实现websocket和SSL的支持。

首先，我们的网络底层是非常过时的ACE，所以要改动很难，因为有很多不相干的代码在干扰这，而且写法非常不人道。

第二，不适合大规模修改和推倒重做，最后决定在原来的基础上，套了一层WebSocket。客户端使用Unity，是有现成的接口直接调用的。他们在原来的处理后，发包之前直接调了Unity的WebSocket接口。服务端收到后，需要做的是解除这一层WebSocket外衣，然后走原来的流程把数据给解析出来。

第三，SSL的支持，现在想到的是用Nginx来实现转发就可以了，问了一些其他同行，都是这样处理的。

2. WebSocket协议解析
WebSocket实现了客户端与服务器之间的全双工通讯。本质是前端与服务器端建立一条TCP长连接，服务端可以随时向前端推送数据，前端也可以随时向服务端发送数据，实现了两者间双向数据实时传输。在WebSocket出现之前，Web前端只能采用传统轮询和长轮询的方式与服务端通讯，这里不展开讲了。

WebSocket协议的官方文档是RFC6455文件，下面对协议的核心部分做一个讲解，每一部分会列出关键注意点。

协议分为：连接握手和数据传输

2.1 连接握手
2.1.1 客户端握手连接格式如下：

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
客户端连接格式下面几个关键点需要注意：

请求行: 请求方法必须是GET, HTTP版本至少是1.1
请求必须含有Host
如果请求来自浏览器客户端, 必须包含Origin
请求必须含有Connection, 其值必须含有"Upgrade"记号
请求必须含有Upgrade, 其值必须含有"websocket"关键字
请求必须含有Sec-Websocket-Version, 其值必须是13
请求必须含有Sec-Websocket-Key, 用于提供基本的防护, 比如无意的连接
2.1.2 服务端收到客户端连接后，回复格式如下：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
响应行: HTTP/1.1 101 Switching Protocols
响应必须含有Upgrade, 其值为"weboscket"
响应必须含有Connection, 其值为"Upgrade"
响应必须含有Sec-Websocket-Accept, 根据请求首部的Sec-Websocket-key计算出来
服务端回复中关键点在于Sec-Websocket-Accept值的计算，具体计算方式如下：

将客户端送来的Sec-Websocket-Key的值和258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11拼接
258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11是一个magic key,是RFC6455 Page24页中定义的一个固定值，直接用即可。
通过SHA1计算出摘要, 并转成base64字符串
至此，一来一回，客户端和服务器端已经完成WebSocket 握手，连接建立，下一步就是传输数据了。

2.2 数据传输
RFC6455中定义了数据帧的格式，如下：

数据帧的组成结构和其他协议类似，归纳起来：数据头+载荷

WebSocket的数据头长度是可变的，有两个因素影响：

载荷长度的数值大小，Payload length: 占7或7+16或7+64bit，具体看下面详解。
是否有maks key，有的话头部多4个字节
数据帧格式如下：

FIN: 占1bit

0表示不是消息的最后一个分片
1表示是消息的最后一个分片
RSV1, RSV2, RSV3: 各占1bit, 一般情况下全为0, 与Websocket拓展有关, 如果出现非零的值且没有采用WebSocket拓展, 连接出错
Opcode: 占4bit

%x0: 表示本次数据传输采用了数据分片, 当前数据帧为其中一个数据分片
%x1: 表示这是一个文本帧
%x2: 表示这是一个二进制帧
%x3-7: 保留的操作代码, 用于后续定义的非控制帧
%x8: 表示连接断开
%x9: 表示这是一个心跳请求(ping)
%xA: 表示这是一个心跳响应(pong)
%xB-F: 保留的操作代码, 用于后续定义的非控制帧
Mask: 占1bit

0表示不对数据载荷进行掩码异或操作
1表示对数据载荷进行掩码异或操作
Payload length: 占7或7+16或7+64bit

0~125: 数据长度等于该值
126: 后续的2个字节代表一个16位的无符号整数, 值为数据的长度
127: 后续的8个字节代表一个64位的无符号整数, 值为数据的长度
Masking-key: 占0或4bytes

1: 携带了4字节的Masking-key
0: 没有Masking-key
payload data: 载荷数据
贝松君划重点，这里有几个关键点需要注意：

Fin为0，表示一个完整的消息被分片成多个数据帧中传输的，需要一直等待接到Fin为1的数据帧之后，才算收到一个完整的消息。websocketfiles 中的recv_dataframe已经考虑到这一点，因此为此返回给上层的数据都是一个完整的消息包。
只有客户端给服务器端发送数据时才会有masking key，服务器端给客户端发送数据不需要masking key mask掩码

opercode目前只收到过2、8、9。

2是正常的操作，解析后继续按原来的流程走就行了

8是断开连接，收到后服务端也断开连接了

9是WebSocket自带的心跳包，需要把内容给清掉，否则会一直残留在缓冲池中。

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