WEBSOCKET协议判断握手及反馈

消息中心的布点，是通过WEBSOCKET与后端服务器建立长连接的方式实现的，这种方式的优点一是节约网络带宽，二是用户可以实时的收到由后台发过来的消息，后端的实现采用的是NETTY，经过压力测试，每台服务器可以承受50万的长连接，也就是同时50万个用户（只为每个网站用户建立一个长连接），性能上还是比较好的。

要建立长连接，首先需要由客户端发起与服务端的握手动作，以下是从wikipedia找的一个示例：

浏览器请求：

GET /demo HTTP/1.1
Host: example.com
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key2: 12998 5 Y3 1  .P00
Sec-WebSocket-Protocol: sample
Upgrade: WebSocket
Sec-WebSocket-Key1: 4 @1  46546xW%0l 1 5
Origin: http://example.com
^n:ds[4U

在请求中的“Sec-WebSocket-Key1”, “Sec-WebSocket-Key2”和最后的“^n:ds[4U”都是随机的，服务器端会用这些数据来构造出一个16字节的应答。其中：^n:ds[4U为请求的内容，其它的都是http请求头。

注：Sec-WebSocket-Key1和Sec-WebSocket-Key2在旧的WEBSOCKET协议中是没有的，因为判断当前请求是否WEBSOCKET，主要还是通过请求头中的Connection是不是等于Upgrade以及Upgrade是否等于WebSocket，也就是说判断一个请求是否WEBSOCKET请求，只需要判断请求头中的Connection及Upgrade，判断新旧版本可以通过是否包含“Sec-WebSocket-Key1”和“Sec-WebSocket-Key2”。以下是一小段判断是否WEBSOCKET请求的代码：

//注：代码是基于Netty的
private boolean isWebSocketReq(HttpRequest req) {
        return (HttpHeaders.Values.UPGRADE.equalsIgnoreCase(req.getHeader(HttpHeaders.Names.CONNECTION)) && HttpHeaders.Values.WEBSOCKET.equalsIgnoreCase(req.getHeader(HttpHeaders.Names.UPGRADE)));
    }

服务端回应：

HTTP/1.1 101 WebSocket Protocol Handshake
Upgrade: WebSocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/demo
Sec-WebSocket-Protocol: sample
8jKS’y:G*Co,Wxa-

把请求的第一个Key中的数字除以第一个Key的空白字符的数量，而第二个Key也是如此。然后把这两个结果与请求最后的8字节字符串连接起来成为一个字符串，服务器应答正文（“8jKS’y:G*Co,Wxa-”）即这个字符串的MD5 sum。以下是一段基于Netty的响应JAVA代码：

    //基于Netty的WEBSOCKET响应代码
    private HttpResponse buildWebSocketRes(HttpRequest req) {
        HttpResponse res = new DefaultHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1,
                                                   new HttpResponseStatus(101, "Web Socket Protocol Handshake"));
        res.addHeader(HttpHeaders.Names.UPGRADE, HttpHeaders.Values.WEBSOCKET);
        res.addHeader(HttpHeaders.Names.CONNECTION, HttpHeaders.Values.UPGRADE);
        // Fill in the headers and contents depending on handshake method.
        if (req.containsHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_KEY1) && req.containsHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_KEY2)) {//草案7.5、7.6和协议标准
            // New handshake method with a challenge:
            res.addHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_ORIGIN, req.getHeader(Names.ORIGIN));
            res.addHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_LOCATION, getWebSocketLocation(req));
            String protocol = req.getHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_PROTOCOL);
            if (protocol != null) {
                res.addHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_PROTOCOL, protocol);
            }

            // Calculate the answer of the challenge.
            String key1 = req.getHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_KEY1);
            String key2 = req.getHeader(Names.SEC_WEBSOCKET_KEY2);
            int a = (int) (Long.parseLong(getNumeric(key1)) / getSpace(key1).length());
            int b = (int) (Long.parseLong(getNumeric(key2)) / getSpace(key2).length());
            long c = req.getContent().readLong();
            ChannelBuffer input = ChannelBuffers.buffer(16);
            input.writeInt(a);
            input.writeInt(b);
            input.writeLong(c);
            ChannelBuffer output = null;
            try {
                output = ChannelBuffers.wrappedBuffer(MessageDigest.getInstance("MD5").digest(input.array()));
            } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
                logger.error("no such Algorithm : MD5. ", e);
            }

            res.setContent(output);
        } else {//最老的websocket协议
            // Old handshake method with no challenge:
            if (req.getHeader(Names.ORIGIN) != null) {
                res.addHeader(Names.WEBSOCKET_ORIGIN, req.getHeader(Names.ORIGIN));
            }
            res.addHeader(Names.WEBSOCKET_LOCATION, getWebSocketLocation(req));
            String protocol = req.getHeader(Names.WEBSOCKET_PROTOCOL);
            if (protocol != null) {
                res.addHeader(Names.WEBSOCKET_PROTOCOL, protocol);
            }
        }

        return res;
    }
    // 去掉传入字符串的所有非数字
    private String getNumeric(String str) {
        return str.replaceAll("\D", "");
    }

    // 返回传入字符串的空格
    private String getSpace(String str) {
        return str.replaceAll("\S", "");
    }

后记：

最近发现chrome14及FF6.5中使用最新的websocket草案10协议,也就是说上面的例出的代码还不能够支持草案10的握手协议，草案手的协议变量比较大，如传输是通过帧来进行的，并且对帧的位有权限检查等，详细可以查看我的另外一篇文章：http://blog.csdn.net/fenglibing/article/details/6852497

本文出自：冯立彬的博客

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