Làm cách nào tôi có thể gửi và nhận tin nhắn ở phía máy chủ bằng cách sử dụng WebSocket, theo giao thức?
Tại sao tôi nhận được các byte dường như ngẫu nhiên tại máy chủ khi tôi gửi dữ liệu từ trình duyệt đến máy chủ? Đó là dữ liệu được mã hóa bằng cách nào đó?
Khung hoạt động như thế nào trong cả hướng máy chủ → máy khách và máy khách → máy chủ?
Câu trả lời:
Lưu ý: Đây là một số giải thích và mã giả về cách triển khai một máy chủ rất tầm thường có thể xử lý các thông báo WebSocket đến và đi theo định dạng khung cuối cùng. Nó không bao gồm quá trình bắt tay. Hơn nữa, câu trả lời này đã được thực hiện cho mục đích giáo dục; nó không phải là một triển khai đầy đủ tính năng.
(Nói cách khác, máy chủ → trình duyệt)
Các khung bạn đang gửi cần được định dạng theo định dạng khung WebSocket. Để gửi tin nhắn, định dạng này như sau:
Byte đầu tiên sẽ là 1000 0001(hoặc 129) cho một khung văn bản.
Byte thứ hai có bit đầu tiên được đặt thành 0vì chúng tôi không mã hóa dữ liệu (không bắt buộc phải mã hóa từ máy chủ đến máy khách).
Cần phải xác định độ dài của dữ liệu thô để gửi độ dài byte một cách chính xác:
0 <= length <= 125, bạn không cần thêm byte126 <= length <= 65535, bạn cần thêm hai byte và byte thứ hai là126length >= 65536, bạn cần tám byte bổ sung và byte thứ hai là127Độ dài phải được chia thành các byte riêng biệt, có nghĩa là bạn sẽ cần phải dịch chuyển bit sang phải (với số lượng là tám bit), và sau đó chỉ giữ lại tám bit cuối cùng bằng cách thực hiện AND 1111 1111(chính là 255).
Sau (các) byte độ dài là dữ liệu thô.
Điều này dẫn đến mã giả sau:
bytesFormatted[0] = 129
indexStartRawData = -1 // it doesn't matter what value is
// set here - it will be set now:
if bytesRaw.length <= 125
bytesFormatted[1] = bytesRaw.length
indexStartRawData = 2
else if bytesRaw.length >= 126 and bytesRaw.length <= 65535
bytesFormatted[1] = 126
bytesFormatted[2] = ( bytesRaw.length >> 8 ) AND 255
bytesFormatted[3] = ( bytesRaw.length ) AND 255
indexStartRawData = 4
else
bytesFormatted[1] = 127
bytesFormatted[2] = ( bytesRaw.length >> 56 ) AND 255
bytesFormatted[3] = ( bytesRaw.length >> 48 ) AND 255
bytesFormatted[4] = ( bytesRaw.length >> 40 ) AND 255
bytesFormatted[5] = ( bytesRaw.length >> 32 ) AND 255
bytesFormatted[6] = ( bytesRaw.length >> 24 ) AND 255
bytesFormatted[7] = ( bytesRaw.length >> 16 ) AND 255
bytesFormatted[8] = ( bytesRaw.length >> 8 ) AND 255
bytesFormatted[9] = ( bytesRaw.length ) AND 255
indexStartRawData = 10
// put raw data at the correct index
bytesFormatted.put(bytesRaw, indexStartRawData)
// now send bytesFormatted (e.g. write it to the socket stream)
(Nói cách khác, trình duyệt → máy chủ)
Các khung bạn thu được có định dạng sau:
Byte đầu tiên thường không quan trọng - nếu bạn chỉ gửi văn bản, bạn chỉ đang sử dụng kiểu văn bản. Nó sẽ là 1000 0001(hoặc 129) trong trường hợp đó.
Byte thứ hai và hai hoặc tám byte bổ sung cần một số phân tích cú pháp, vì bạn cần biết có bao nhiêu byte được sử dụng cho độ dài (bạn cần biết dữ liệu thực bắt đầu từ đâu). Bản thân độ dài thường không cần thiết vì bạn đã có dữ liệu.
Bit đầu tiên của byte thứ hai luôn luôn 1có nghĩa là dữ liệu bị che (= được mã hóa). Tin nhắn từ máy khách đến máy chủ luôn bị che. Bạn cần loại bỏ bit đầu tiên bằng cách thực hiện secondByte AND 0111 1111. Có hai trường hợp mà byte kết quả không đại diện cho độ dài vì nó không vừa với byte thứ hai:
0111 1110hoặc 126, có nghĩa là hai byte sau được sử dụng cho độ dài0111 1111hoặc 127, có nghĩa là tám byte sau được sử dụng cho độ dàiBốn byte mặt nạ được sử dụng để giải mã dữ liệu thực tế đã được gửi. Thuật toán giải mã như sau:
decodedByte = encodedByte XOR masks[encodedByteIndex MOD 4]
đâu encodedBytelà byte gốc trong dữ liệu, encodedByteIndexlà chỉ số (độ lệch) của byte đếm từ byte đầu tiên của dữ liệu thực , có chỉ mục 0. maskslà một mảng chứa bốn byte mặt nạ.
Điều này dẫn đến mã giả sau để giải mã:
secondByte = bytes[1]
length = secondByte AND 127 // may not be the actual length in the two special cases
indexFirstMask = 2 // if not a special case
if length == 126 // if a special case, change indexFirstMask
indexFirstMask = 4
else if length == 127 // ditto
indexFirstMask = 10
masks = bytes.slice(indexFirstMask, 4) // four bytes starting from indexFirstMask
indexFirstDataByte = indexFirstMask + 4 // four bytes further
decoded = new array
decoded.length = bytes.length - indexFirstDataByte // length of real data
for i = indexFirstDataByte, j = 0; i < bytes.length; i++, j++
decoded[j] = bytes[i] XOR masks[j MOD 4]
// now use "decoded" to interpret the received data
0001, như nó nói ở tiêu đề của phần thông số kỹ thuật đó: "Opcode: 4 bit". Byte đầu tiên bao gồm FIN, RSV1-3 và opcode. FIN là 1, RSV1-3 là cả ba 0và opcode là mã 0001bổ sung 1000 0001cho byte đầu tiên. Ngoài ra, hãy xem tác phẩm nghệ thuật trong thông số kỹ thuật hiển thị cách các byte được chia thành các phần khác nhau.
Triển khai Java (nếu có yêu cầu)
Đọc: Máy khách đến Máy chủ
int len = 0;
byte[] b = new byte[buffLenth];
//rawIn is a Socket.getInputStream();
while(true){
len = rawIn.read(b);
if(len!=-1){
byte rLength = 0;
int rMaskIndex = 2;
int rDataStart = 0;
//b[0] is always text in my case so no need to check;
byte data = b[1];
byte op = (byte) 127;
rLength = (byte) (data & op);
if(rLength==(byte)126) rMaskIndex=4;
if(rLength==(byte)127) rMaskIndex=10;
byte[] masks = new byte[4];
int j=0;
int i=0;
for(i=rMaskIndex;i<(rMaskIndex+4);i++){
masks[j] = b[i];
j++;
}
rDataStart = rMaskIndex + 4;
int messLen = len - rDataStart;
byte[] message = new byte[messLen];
for(i=rDataStart, j=0; i<len; i++, j++){
message[j] = (byte) (b[i] ^ masks[j % 4]);
}
parseMessage(new String(message));
//parseMessage(new String(b));
b = new byte[buffLenth];
}
}
Viết: Máy chủ đến Máy khách
public void brodcast(String mess) throws IOException{
byte[] rawData = mess.getBytes();
int frameCount = 0;
byte[] frame = new byte[10];
frame[0] = (byte) 129;
if(rawData.length <= 125){
frame[1] = (byte) rawData.length;
frameCount = 2;
}else if(rawData.length >= 126 && rawData.length <= 65535){
frame[1] = (byte) 126;
int len = rawData.length;
frame[2] = (byte)((len >> 8 ) & (byte)255);
frame[3] = (byte)(len & (byte)255);
frameCount = 4;
}else{
frame[1] = (byte) 127;
int len = rawData.length;
frame[2] = (byte)((len >> 56 ) & (byte)255);
frame[3] = (byte)((len >> 48 ) & (byte)255);
frame[4] = (byte)((len >> 40 ) & (byte)255);
frame[5] = (byte)((len >> 32 ) & (byte)255);
frame[6] = (byte)((len >> 24 ) & (byte)255);
frame[7] = (byte)((len >> 16 ) & (byte)255);
frame[8] = (byte)((len >> 8 ) & (byte)255);
frame[9] = (byte)(len & (byte)255);
frameCount = 10;
}
int bLength = frameCount + rawData.length;
byte[] reply = new byte[bLength];
int bLim = 0;
for(int i=0; i<frameCount;i++){
reply[bLim] = frame[i];
bLim++;
}
for(int i=0; i<rawData.length;i++){
reply[bLim] = rawData[i];
bLim++;
}
out.write(reply);
out.flush();
}
Triển khai JavaScript:
function encodeWebSocket(bytesRaw){
var bytesFormatted = new Array();
bytesFormatted[0] = 129;
if (bytesRaw.length <= 125) {
bytesFormatted[1] = bytesRaw.length;
} else if (bytesRaw.length >= 126 && bytesRaw.length <= 65535) {
bytesFormatted[1] = 126;
bytesFormatted[2] = ( bytesRaw.length >> 8 ) & 255;
bytesFormatted[3] = ( bytesRaw.length ) & 255;
} else {
bytesFormatted[1] = 127;
bytesFormatted[2] = ( bytesRaw.length >> 56 ) & 255;
bytesFormatted[3] = ( bytesRaw.length >> 48 ) & 255;
bytesFormatted[4] = ( bytesRaw.length >> 40 ) & 255;
bytesFormatted[5] = ( bytesRaw.length >> 32 ) & 255;
bytesFormatted[6] = ( bytesRaw.length >> 24 ) & 255;
bytesFormatted[7] = ( bytesRaw.length >> 16 ) & 255;
bytesFormatted[8] = ( bytesRaw.length >> 8 ) & 255;
bytesFormatted[9] = ( bytesRaw.length ) & 255;
}
for (var i = 0; i < bytesRaw.length; i++){
bytesFormatted.push(bytesRaw.charCodeAt(i));
}
return bytesFormatted;
}
function decodeWebSocket (data){
var datalength = data[1] & 127;
var indexFirstMask = 2;
if (datalength == 126) {
indexFirstMask = 4;
} else if (datalength == 127) {
indexFirstMask = 10;
}
var masks = data.slice(indexFirstMask,indexFirstMask + 4);
var i = indexFirstMask + 4;
var index = 0;
var output = "";
while (i < data.length) {
output += String.fromCharCode(data[i++] ^ masks[index++ % 4]);
}
return output;
}
2^31 - 1.
Thực hiện C #
Trình duyệt -> Máy chủ
private String DecodeMessage(Byte[] bytes)
{
String incomingData = String.Empty;
Byte secondByte = bytes[1];
Int32 dataLength = secondByte & 127;
Int32 indexFirstMask = 2;
if (dataLength == 126)
indexFirstMask = 4;
else if (dataLength == 127)
indexFirstMask = 10;
IEnumerable<Byte> keys = bytes.Skip(indexFirstMask).Take(4);
Int32 indexFirstDataByte = indexFirstMask + 4;
Byte[] decoded = new Byte[bytes.Length - indexFirstDataByte];
for (Int32 i = indexFirstDataByte, j = 0; i < bytes.Length; i++, j++)
{
decoded[j] = (Byte)(bytes[i] ^ keys.ElementAt(j % 4));
}
return incomingData = Encoding.UTF8.GetString(decoded, 0, decoded.Length);
}
Máy chủ -> Trình duyệt
private static Byte[] EncodeMessageToSend(String message)
{
Byte[] response;
Byte[] bytesRaw = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
Byte[] frame = new Byte[10];
Int32 indexStartRawData = -1;
Int32 length = bytesRaw.Length;
frame[0] = (Byte)129;
if (length <= 125)
{
frame[1] = (Byte)length;
indexStartRawData = 2;
}
else if (length >= 126 && length <= 65535)
{
frame[1] = (Byte)126;
frame[2] = (Byte)((length >> 8) & 255);
frame[3] = (Byte)(length & 255);
indexStartRawData = 4;
}
else
{
frame[1] = (Byte)127;
frame[2] = (Byte)((length >> 56) & 255);
frame[3] = (Byte)((length >> 48) & 255);
frame[4] = (Byte)((length >> 40) & 255);
frame[5] = (Byte)((length >> 32) & 255);
frame[6] = (Byte)((length >> 24) & 255);
frame[7] = (Byte)((length >> 16) & 255);
frame[8] = (Byte)((length >> 8) & 255);
frame[9] = (Byte)(length & 255);
indexStartRawData = 10;
}
response = new Byte[indexStartRawData + length];
Int32 i, reponseIdx = 0;
//Add the frame bytes to the reponse
for (i = 0; i < indexStartRawData; i++)
{
response[reponseIdx] = frame[i];
reponseIdx++;
}
//Add the data bytes to the response
for (i = 0; i < length; i++)
{
response[reponseIdx] = bytesRaw[i];
reponseIdx++;
}
return response;
}
test�c=ܝX[trong đó "test" là tin nhắn của tôi. Phần khác đến từ cái gì?
Câu trả lời của pimvdb được triển khai trong python:
def DecodedCharArrayFromByteStreamIn(stringStreamIn):
#turn string values into opererable numeric byte values
byteArray = [ord(character) for character in stringStreamIn]
datalength = byteArray[1] & 127
indexFirstMask = 2
if datalength == 126:
indexFirstMask = 4
elif datalength == 127:
indexFirstMask = 10
masks = [m for m in byteArray[indexFirstMask : indexFirstMask+4]]
indexFirstDataByte = indexFirstMask + 4
decodedChars = []
i = indexFirstDataByte
j = 0
while i < len(byteArray):
decodedChars.append( chr(byteArray[i] ^ masks[j % 4]) )
i += 1
j += 1
return decodedChars
Ví dụ về cách sử dụng:
fromclient = '\x81\x8c\xff\xb8\xbd\xbd\xb7\xdd\xd1\xd1\x90\x98\xea\xd2\x8d\xd4\xd9\x9c'
# this looks like "?ŒOÇ¿¢gÓ ç\Ð=«ož" in unicode, received by server
print DecodedCharArrayFromByteStreamIn(fromclient)
# ['H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!']
Ngoài hàm mã hóa khung PHP, đây là một hàm giải mã:
function Decode($M){
$M = array_map("ord", str_split($M));
$L = $M[1] AND 127;
if ($L == 126)
$iFM = 4;
else if ($L == 127)
$iFM = 10;
else
$iFM = 2;
$Masks = array_slice($M, $iFM, 4);
$Out = "";
for ($i = $iFM + 4, $j = 0; $i < count($M); $i++, $j++ ) {
$Out .= chr($M[$i] ^ $Masks[$j % 4]);
}
return $Out;
}
Tôi đã triển khai chức năng này và các chức năng khác trong một lớp PHP WebSocket dễ sử dụng tại đây .
Triển khai PHP:
function encode($message)
{
$length = strlen($message);
$bytesHeader = [];
$bytesHeader[0] = 129; // 0x1 text frame (FIN + opcode)
if ($length <= 125) {
$bytesHeader[1] = $length;
} else if ($length >= 126 && $length <= 65535) {
$bytesHeader[1] = 126;
$bytesHeader[2] = ( $length >> 8 ) & 255;
$bytesHeader[3] = ( $length ) & 255;
} else {
$bytesHeader[1] = 127;
$bytesHeader[2] = ( $length >> 56 ) & 255;
$bytesHeader[3] = ( $length >> 48 ) & 255;
$bytesHeader[4] = ( $length >> 40 ) & 255;
$bytesHeader[5] = ( $length >> 32 ) & 255;
$bytesHeader[6] = ( $length >> 24 ) & 255;
$bytesHeader[7] = ( $length >> 16 ) & 255;
$bytesHeader[8] = ( $length >> 8 ) & 255;
$bytesHeader[9] = ( $length ) & 255;
}
$str = implode(array_map("chr", $bytesHeader)) . $message;
return $str;
}
Cảm ơn bạn đã trả lời, tôi muốn thêm vào phiên bản Python của hfern (ở trên) để bao gồm chức năng Gửi nếu bất kỳ ai quan tâm.
def DecodedWebsockRecieve(stringStreamIn):
byteArray = stringStreamIn
datalength = byteArray[1] & 127
indexFirstMask = 2
if datalength == 126:
indexFirstMask = 4
elif datalength == 127:
indexFirstMask = 10
masks = [m for m in byteArray[indexFirstMask : indexFirstMask+4]]
indexFirstDataByte = indexFirstMask + 4
decodedChars = []
i = indexFirstDataByte
j = 0
while i < len(byteArray):
decodedChars.append( chr(byteArray[i] ^ masks[j % 4]) )
i += 1
j += 1
return ''.join(decodedChars)
def EncodeWebSockSend(socket,data):
bytesFormatted = []
bytesFormatted.append(129)
bytesRaw = data.encode()
bytesLength = len(bytesRaw)
if bytesLength <= 125 :
bytesFormatted.append(bytesLength)
elif bytesLength >= 126 and bytesLength <= 65535 :
bytesFormatted.append(126)
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 8 ) & 255 )
bytesFormatted.append( bytesLength & 255 )
else :
bytesFormatted.append( 127 )
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 56 ) & 255 )
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 48 ) & 255 )
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 40 ) & 255 )
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 32 ) & 255 )
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 24 ) & 255 )
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 16 ) & 255 )
bytesFormatted.append( ( bytesLength >> 8 ) & 255 )
bytesFormatted.append( bytesLength & 255 )
bytesFormatted = bytes(bytesFormatted)
bytesFormatted = bytesFormatted + bytesRaw
socket.send(bytesFormatted)
Cách sử dụng để đọc:
bufSize = 1024
read = DecodedWebsockRecieve(socket.recv(bufSize))
Cách sử dụng để viết:
EncodeWebSockSend(sock,"hellooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo")
Triển khai trong Go
Phần mã hóa (máy chủ -> trình duyệt)
func encode (message string) (result []byte) {
rawBytes := []byte(message)
var idxData int
length := byte(len(rawBytes))
if len(rawBytes) <= 125 { //one byte to store data length
result = make([]byte, len(rawBytes) + 2)
result[1] = length
idxData = 2
} else if len(rawBytes) >= 126 && len(rawBytes) <= 65535 { //two bytes to store data length
result = make([]byte, len(rawBytes) + 4)
result[1] = 126 //extra storage needed
result[2] = ( length >> 8 ) & 255
result[3] = ( length ) & 255
idxData = 4
} else {
result = make([]byte, len(rawBytes) + 10)
result[1] = 127
result[2] = ( length >> 56 ) & 255
result[3] = ( length >> 48 ) & 255
result[4] = ( length >> 40 ) & 255
result[5] = ( length >> 32 ) & 255
result[6] = ( length >> 24 ) & 255
result[7] = ( length >> 16 ) & 255
result[8] = ( length >> 8 ) & 255
result[9] = ( length ) & 255
idxData = 10
}
result[0] = 129 //only text is supported
// put raw data at the correct index
for i, b := range rawBytes {
result[idxData + i] = b
}
return
}
Phần giải mã (trình duyệt -> máy chủ)
func decode (rawBytes []byte) string {
var idxMask int
if rawBytes[1] == 126 {
idxMask = 4
} else if rawBytes[1] == 127 {
idxMask = 10
} else {
idxMask = 2
}
masks := rawBytes[idxMask:idxMask + 4]
data := rawBytes[idxMask + 4:len(rawBytes)]
decoded := make([]byte, len(rawBytes) - idxMask + 4)
for i, b := range data {
decoded[i] = b ^ masks[i % 4]
}
return string(decoded)
}
Clojure, hàm giải mã giả định rằng khung được gửi dưới dạng bản đồ {:data byte-array-buffer :size int-size-of-buffer}, bởi vì kích thước thực tế có thể không cùng kích thước với mảng byte tùy thuộc vào kích thước phân đoạn của dòng đầu vào của bạn.
Code được đăng tại đây: https://gist.github.com/viperscape/8918565
(defn ws-decode [frame]
"decodes websocket frame"
(let [data (:data frame)
dlen (bit-and (second data) 127)
mstart (if (== dlen 127) 10 (if (== dlen 126) 4 2))
mask (drop 2 (take (+ mstart 4) data))
msg (make-array Byte/TYPE (- (:size frame) (+ mstart 4)))]
(loop [i (+ mstart 4), j 0]
(aset-byte msg j (byte (bit-xor (nth data i) (nth mask (mod j 4)))))
(if (< i (dec(:size frame))) (recur (inc i) (inc j))))
msg))
(defn ws-encode [data]
"takes in bytes, return websocket frame"
(let [len (count data)
blen (if (> len 65535) 10 (if (> len 125) 4 2))
buf (make-array Byte/TYPE (+ len blen))
_ (aset-byte buf 0 -127) ;;(bit-or (unchecked-byte 0x80)
(unchecked-byte 0x1)
_ (if (= 2 blen)
(aset-byte buf 1 len) ;;mask 0, len
(do
(dorun(map #(aset-byte buf %1
(unchecked-byte (bit-and (bit-shift-right len (*(- %2 2) 8))
255)))
(range 2 blen) (into ()(range 2 blen))))
(aset-byte buf 1 (if (> blen 4) 127 126))))
_ (System/arraycopy data 0 buf blen len)]
buf))
1000 0001(129) cho một khung văn bản? Spec nói nói:%x1 denotes a text frame. Vì vậy, nó phải là0000 0001(0x01), hoặc?