WebSocket

基於TCP的全雙工通信協議

WebSocket是一種在單個TCP連接上進行全雙工通信的協議。WebSocket通信協議於2011年被IETF定為標準RFC 6455,並由RFC7936補充規範。WebSocket API也被W3C定為標準。

WebSocket使得客戶端和伺服器之間的數據交換變得更加簡單,允許服務端主動向客戶端推送數據。在WebSocket API中,瀏覽器和伺服器只需要完成一次握手,兩者之間就直接可以創建持久性的連接,並進行雙向數據傳輸。

背景


現在,很多網站為了實現推送技術,所用的技術都是輪詢。輪詢是在特定的的時間間隔(如每1秒),由瀏覽器對伺服器發出HTTP請求,然後由伺服器返回最新的數據給客戶端的瀏覽器。這種傳統的模式帶來很明顯的缺點,即瀏覽器需要不斷的向伺服器發出請求,然而HTTP請求可能包含較長的頭部,其中真正有效的數據可能只是很小的一部分,顯然這樣會浪費很多的帶寬等資源。
而比較新的技術去做輪詢的效果是Comet。這種技術雖然可以雙向通信,但依然需要反覆發出請求。而且在Comet中,普遍採用的長鏈接,也會消耗伺服器資源。
在這種情況下,HTML5定義了WebSocket協議,能更好的節省伺服器資源和帶寬,並且能夠更實時地進行通訊。

優點


● 較少的控制開銷。在連接創建后,伺服器和客戶端之間交換數據時,用於協議控制的數據包頭部相對較小。在不包含擴展的情況下,對於伺服器到客戶端的內容,此頭部大小隻有2至10位元組(和數據包長度有關);對於客戶端到伺服器的內容,此頭部還需要加上額外的4位元組的掩碼。相對於HTTP請求每次都要攜帶完整的頭部,此項開銷顯著減少了。
● 更強的實時性。由於協議是全雙工的,所以伺服器可以隨時主動給客戶端下發數據。相對於HTTP請求需要等待客戶端發起請求服務端才能響應,延遲明顯更少;即使是和Comet等類似的長輪詢比較,其也能在短時間內更多次地傳遞數據。
● 保持連接狀態。與HTTP不同的是,Websocket需要先創建連接,這就使得其成為一種有狀態的協議,之後通信時可以省略部分狀態信息。而HTTP請求可能需要在每個請求都攜帶狀態信息(如身份認證等)。
● 更好的二進位支持。Websocket定義了二進位幀,相對HTTP,可以更輕鬆地處理二進位內容。
● 可以支持擴展。Websocket定義了擴展,用戶可以擴展協議、實現部分自定義的子協議。如部分瀏覽器支持壓縮等。
● 更好的壓縮效果。相對於HTTP壓縮,Websocket在適當的擴展支持下,可以沿用之前內容的上下文,在傳遞類似的數據時,可以顯著地提高壓縮率。

握手協議


WebSocket 是獨立的、創建在 TCP 上的協議。
Websocket 通過HTTP/1.1 協議的101狀態碼進行握手。
為了創建Websocket連接,需要通過瀏覽器發出請求,之後伺服器進行回應,這個過程通常稱為“握手”(handshaking)。