WebSocket API是下一代客户端-服务器的异步通信方法。该通信取代了单个的TCP套接字，使用ws或wss协议，可用于任意的客户端和服务器程序。WebSocket目前由W3C进行标准化。WebSocket已经受到Firefox 4、Chrome 4、Opera 10.70以及Safari 5等浏览器的支持。
WebSocket API最伟大之处在于服务器和客户端可以在给定的时间范围内的任意时刻，相互推送信息。WebSocket并不限于以Ajax(或XHR)方式通信，因为Ajax技术需要客户端发起请求，而WebSocket服务器和客户端可以彼此相互推送信息；XHR受到域的限制，而WebSocket允许跨域通信。
Ajax技术很聪明的一点是没有设计要使用的方式。WebSocket为指定目标创建，用于双向推送消息。
WebSocket通信原理
- 服务端（socket服务端）
1. 服务端开启socket，监听IP和端口
3. 允许连接
* 5. 服务端接收到特殊值【加密sha1,特殊值,migic string="258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"】
* 6. 加密后的值发送给客户端
- 客户端（浏览器）
2. 客户端发起连接请求（IP和端口）
* 4. 客户端生成一个xxx，【加密sha1,特殊值,migic string="258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"】,向服务端发送一段特殊值
* 7. 客户端接收到加密的值
基于代码实现：
1. 启动服务端
import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock.bind(('127.0.0.1', 8002))
sock.listen(5)
# 等待用户连接
conn, address = sock.accept()
...
...
...
启动Socket服务器后，等待用户【连接】，然后进行收发数据。
2. 客户端连接
<script type="text/javascript">
var socket = new WebSocket("ws://127.0.0.1:8002/xxoo");
...
</script>
当客户端向服务端发送连接请求时，不仅连接还会发送【握手】信息，并等待服务端响应，至此连接才创建成功！
3. 建立连接【握手】
import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock.bind(('127.0.0.1', 8002))
sock.listen(5)
# 获取客户端socket对象
conn, address = sock.accept()
# 获取客户端的【握手】信息
data = conn.recv(1024)
...
...
...
conn.send('响应【握手】信息')
请求和响应的【握手】信息需要遵循规则：
- 从请求【握手】信息中提取 Sec-WebSocket-Key #这个是API随机生成的
- 利用magic_string 和 Sec-WebSocket-Key 进行hmac1加密，再进行base64加密
- 将加密结果响应给客户端
注：magic string为（亘古不变）：258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11
请求【握手】信息为：
GET /chatsocket HTTP/1.1 Host: 127.0.0.1:8002 Connection: Upgrade Pragma: no-cache Cache-Control: no-cache Upgrade: websocket Origin: http://localhost:63342 Sec-WebSocket-Version: 13 Sec-WebSocket-Key: mnwFxiOlctXFN/DeMt1Amg== Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate; client_max_window_bits ... ...
提取Sec-WebSocket-Key值并加密：
import socket
import base64
import hashlib
def get_headers(data):
"""
将请求头格式化成字典
:param data:
:return:
"""
header_dict = {}
data = str(data, encoding='utf-8')
for i in data.split('\r\n'):
print(i)
header, body = data.split('\r\n\r\n', 1)
header_list = header.split('\r\n')
for i in range(0, len(header_list)):
if i == 0:
if len(header_list[i].split(' ')) == 3:
header_dict['method'], header_dict['url'], header_dict['protocol'] = header_list[i].split(' ')
else:
k, v = header_list[i].split(':', 1)
header_dict[k] = v.strip()
return header_dict
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sock.bind(('127.0.0.1', 8002))
sock.listen(5)
conn, address = sock.accept()
data = conn.recv(1024)
headers = get_headers(data) # 提取请求头信息
# 对请求头中的sec-websocket-key进行加密
response_tpl = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \
"Upgrade:websocket\r\n" \
"Connection: Upgrade\r\n" \
"Sec-WebSocket-Accept: %s\r\n" \
"WebSocket-Location: ws://%s%s\r\n\r\n"
magic_string = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
value = headers['Sec-WebSocket-Key'] + magic_string
ac = base64.b64encode(hashlib.sha1(value.encode('utf-8')).digest()) #获取加密后的字符串二进制
response_str = response_tpl % (ac.decode('utf-8'), headers['Host'], headers['url'])
# 响应【握手】信息
conn.send(bytes(response_str, encoding='utf-8'))
...
...
...
4.客户端和服务端收发数据
客户端和服务端传输数据时，需要对数据进行【封包】和【解包】。客户端的JavaScript类库已经封装【封包】和【解包】过程，但Socket服务端需要手动实现。
第一步：获取客户端发送的数据【解包】
1 info = conn.recv(8096) 2 3 payload_len = info[1] & 127 4 if payload_len == 126: 5 extend_payload_len = info[2:4] 6 mask = info[4:8] 7 decoded = info[8:] 8 elif payload_len == 127: 9 extend_payload_len = info[2:10] 10 mask = info[10:14] 11 decoded = info[14:] 12 else: 13 extend_payload_len = None 14 mask = info[2:6] 15 decoded = info[6:] 16 17 bytes_list = bytearray() 18 for i in range(len(decoded)): 19 chunk = decoded[i] ^ mask[i % 4] 20 bytes_list.append(chunk) 21 body = str(bytes_list, encoding='utf-8') 22 print(body)