html5 http的轮询和Websocket原理

一、HTTP的轮询

Web客户端与服务器之间基于Ajax(http)的常用通信方式,分为 短连接长轮询

短连接:客户端和服务器每进行一次HTTP操作,就建立一次连接,任务结束就中断连接。

长轮询:客户端像传统轮询一样从服务器请求数据。然而,如果服务器没有可以立即返回给客户端的数据,则不会立刻返回一个空结果,而是保持这个请求等待数据到来(或者恰当的超时:小于ajax的超时时间),之后将数据作为结果返回给客户端。

长轮询机制如下图所示:

二、Websocket基本概念

WebSocket 是 HTML5 开始提供的一种在单个 TCP 连接上进行全双工通讯的协议。

WebSocket 使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单,允许服务端主动向客户端推送数据。在 WebSocket API 中,浏览器和服务器只需要完成一次握手,两者之间就直接可以创建持久性的连接,并进行双向数据传输。

在 WebSocket API 中,浏览器和服务器只需要做一个握手的动作,然后,浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。

现在,很多网站为了实现推送技术,所用的技术都是 Ajax 轮询。轮询是在特定的的时间间隔(如每1秒),由浏览器对服务器发出HTTP请求,然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点,即浏览器需要不断的向服务器发出请求,然而HTTP请求可能包含较长的头部,其中真正有效的数据可能只是很小的一部分,显然这样会浪费很多的带宽等资源。

HTML5 定义的 WebSocket 协议,能更好的节省服务器资源和带宽,并且能够更实时地进行通讯。

浏览器通过 JavaScript 向服务器发出建立 WebSocket 连接的请求,连接建立以后,客户端和服务器端就可以通过 TCP 连接直接交换数据。

当你获取 Web Socket 连接后,你可以通过 send() 方法来向服务器发送数据,并通过>三、Websocket 握手原理:

Websocket的握手原理大致可分为以下步骤:

  • 第一步:客户端发起HTTP请求连接
  • 第二步:服务端从请求头中取出Sec-WebSocket-Key的值
  • 第三步:给Sec-WebSocket-Key值 拼接一个magic_string 的到一个新的value
  • 第四步:给新的value先做 sha1加密 再做 base64加密
  • 第五步:拼接一个响应头
  • 第六步:服务器将拼好的响应头发送给客户端
  • 第七步:客户端解密Sec-WebSocket-Accept得到Sec-WebSocket-Key判断是否握手成功

代码实现:

import socket, base64, hashlib

# 创建socket连接
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定端地址和口号
sock.bind(('127.0.0.1', 9527))
# 监听
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 = http://www.cppcns.com/web/html5/conn.recv(1024)
print(data)

def get_headers(data):
    """从请求头中取出Sec-WebSocket-Key对应的值并返回"""
    header_dict = {}
    header_str = data.decode("utf8")
    for i in header_str.split("/r/n"):
        if str(i).startswith("Sec-WebSocket-Key"):
            return i.split(":")[1].strip()

# 得到Sec-WebSocket-Key对应的值
ws_key = get_headers(data)

# 魔法字符串magic string为:258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11
magic_string ='258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11'
# 拼接
socket_str = ws_key + magic_string
# sha1加密
socket_str_sha1 = hashlib.sha1(socket_str.encode("utf8")).digest()
# base64加密
socket_str_base64 = base64.b64encode(socket_str_sha1)
# 拼接响应头
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://127.0.0.1:9527\r\n\r\n" % (socket_str_base64.decode("utf8"))
# 服务器发送响应头到客户端
conn.send(response_tpl.encode("utf8"))
# 客户端服务端建立长连接循环接收发送数据
while True:
    msg = conn.recv(8096)
    print(msg)
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>

</body>
<script type="text/javascript">
    ws = new WebSocket("ws://127.0.0.1:9527");
    ws.onmessage = function (ev) {
        console.log(ev)//用于接收数据
    }
</script>
</html>

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