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【计网】HTTP与WebSocket的区别

程序员文章站 2022-05-21 09:43:13
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WebSocket协议

1.定义

  • Websocket是html5提出的一个协议规范（2011年），参考rfc6455。

  • websocket约定了一个通信的规范，通过一个握手的机制，客户端（浏览器）和服务器（webserver）之间能建立一个类似tcp的连接，从而方便c－s之间的通信。在websocket出现之前，web交互一般是基于http协议的短连接或者长连接。

  • WebSocket他是为了解决客户端发起多个http请求到服务器资源浏览器必须要经过长时间的轮训问题而生的。

  • 建立了WebSocket之后服务器不必在浏览器发送request请求之后才能发送信息到浏览器。这时的服务器已有主动权想什么时候发就可以发送信息到服务器。而且信息当中不必在带有head的部分信息了与http的长链接通信来说，这种方式，不仅能降低服务器的压力。而且信息当中也减少了部分多余的信息。

2.websocket的特点

  • WebSocket解决客户端发起多个http请求到服务器资源浏览器必须要经过长时间的轮询问题。

  • websocket是一种双向通信协议，采用异步回调的方式接受消息，当建立通信连接，可以做到持久性的连接，并进行通信。

  • WebSocket需要通过握手连接，类似于TCP它也需要客户端和服务器端进行握手连接，连接成功后才能相互通信。

  • 建立连接后，WebSocket服务器和Browser都能主动的向对方发送或接收数据，实质的推送方式是服务器主动推送，只要有数据就推送到请求方。（变被动为主动）

3.websocket的握手（handshake）

（1）定义

出于兼容性的考虑，WS的握手使用HTTP来实现，客户端的握手消息就是一个普通的，带有Upgrade头的，HTTP Request消息。

（2）websocket请求报文

    GET /chat HTTP/1.1              //1
    Host: server.example.com       //2
    Upgrade: websocket            //3
    Connection: Upgrade          //4
    Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==      //5
    Origin: http://example.com                      //6
    Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat        //7
    Sec-WebSocket-Version: 13                     //8

websocket请求报文的分析过程

  • 第1行：与HTTP的Request的请求行一样

  • 第2行：也与HTTP的Request的请求行一样

  • 第3行：Upgrade是HTTP1.1中用于定义转换协议的header域。
    如果服务器支持的话，客户端希望使用已经建立好的HTTP（TCP）连接，切换到WebSocket协议。

  • 第4行：Connection：HTTP1.1中规定Upgrade只能应用在直接连接中
    带有Upgrade头的HTTP1.1消息必须含有Connection头，因为Connection头的意义就是，任何接收到此消息的人（往往是代理服务器）都要在转发此消息之前处理掉Connection中指定的域（不转发Upgrade域）。

  • 第5行：Sec-WebSocket-Key 是一个Base64encode的值，这个是浏览器随机生成的，用于服务端的验证，服务器会使用此字段组装成另一个key值放在握手返回信息里发送客户端

  • 第6行：Origin作安全使用，防止跨站攻击，浏览器一般会使用这个来标识原始域。

  • 第7行：Sec_WebSocket-Protocol是一个用户定义的字符串，用来区分同URL下，不同的服务所需要的协议，识了客户端支持的子协议的列表。

  • 第8行：Sec-WebSocket-Version标识了客户端支持的WS协议的版本列表。

（2）websocket响应报文

    HTTP/1.1 101 Switching Protocols   //1
    Upgrade: websocket.               //2
    Connection: Upgrade.             //3
    Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=  //4
    Sec-WebSocket-Protocol: chat.  //5

websocket响应报文的分析

  • 第1行：HTTP的版本为HTTP1.1，返回码是101，开始解析header域（不区分大小写）

  • 第2行：有Upgrade头，且内容包含websocket。

  • 第3行：有Connection头，且内容包含Upgrade

  • 第4行：有Sec-WebSocket-Accept头，
    生成步骤：①将Sec-WebSocket-Key的内容加上字符串258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11（一个UUID），②将①中生成的字符串进行SHA1编码，③将②中生成的字符串进行Base64编码

  • 第5行：有Sec-WebSocket-Protocol头，要判断是否之前的Request握手带有此协议，如果没有，则连接失败。

4.websocket发送数据

  • WebSocket中所有发送的数据使用帧的形式发送。客户端发送的数据帧都要经过掩码处理，服务端发送的所有数据帧都不能经过掩码处理。否则对方需要发送关闭帧

  • 一个帧包含一个帧类型的标识码，一个负载长度，和负载。负载包括扩展内容和应用内容。

HTTP1.1与WebSocket的异同

1.相同点

  • 都是基于TCP的应用层协议。

  • 都使用Request/Response模型进行连接的建立。

  • 都可以在网络中传输数据。

  • 在连接的建立过程中对错误的处理方式相同，在这个阶段WebSocket可能返回和HTTP相同的返回码。

2.不同点

  • http协议基于请求应答，只能做单向传输，是半双工协议，而WebSocket是全双工协议，类似于socket通信，双方都可以在任何时刻向另一方发送数据。

  • WebSocket使用HTTP来建立连接，但是定义了一系列新的header域，这些域在HTTP中并不会使用。

  • WebSocket的连接不能通过中间人来转发，它必须是一个直接连接。如果通过代理转发，一个代理要承受如此多的websocket连接不释放，就类似于一次DDOS攻击了。

  • WebSocket在建立握手连接时，数据是通过http协议传输的，但在建立连接之后，真正的数据传输阶段是不需要http协议参与的。

  • websocket传输的数据是二进制流，是以帧为单位的，http传输的是明文传输，是字符串传输，WebSocket的数据帧有序。

  • websocket的请求的头部和http请求头部不同，见上文。

3.HTTP的长连接与websocket的持久连接

（1）HTTP1.1的连接默认使用长连接（persistent connection），

  • 即在一定的期限内保持链接，客户端会需要在短时间内向服务端请求大量的资源，保持TCP连接不断开。客户端与服务器通信，必须要有客户端发起然后服务器返回结果。客户端是主动的，服务器是被动的。

  • 在一个TCP连接上可以传输多个Request/Response消息对，所以本质上还是Request/Response消息对，仍然会造成资源的浪费、实时性不强等问题。

  • 如果不是持续连接，即短连接，那么每个资源都要建立一个新的连接，HTTP底层使用的是TCP，那么每次都要使用三次握手建立TCP连接，即每一个request对应一个response，将造成极大的资源浪费。

  • 长轮询，即客户端发送一个超时时间很长的Request，服务器hold住这个连接，在有新数据到达时返回Response

（2）websocket的持久连接

  • 只需建立一次Request/Response消息对，之后都是TCP连接，避免了需要多次建立Request/Response消息对而产生的冗余头部信息。

（3）图解

【计网】HTTP与WebSocket的区别



本人才疏学浅，若有错，请指出，谢谢！
如果你有更好的建议，可以留言我们一起讨论，共同进步！
衷心的感谢您能耐心的读完本篇博文

参考资料：刨根问底HTTP和WebSocket协议

相关标签： websocket http协议 web server

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