.NET WebSocket核心原理是怎樣的

.NET WebSocket核心原理是怎樣的，很多新手對(duì)此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

我們先深入研究基本概念，以了解WebSockets幕后情況。

WebSockets簡(jiǎn)介

為支持在在客戶端/服務(wù)端雙向通信，引入了WebSockets.

HTTP 1.0：我們每次向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求時(shí)都需要重新創(chuàng)建連接(關(guān)閉之前的連接)。

HTTP 1.1：新增keep-alive語法引入了持久連接機(jī)制,  至此連接可以被重用---這能減小通信延遲(因?yàn)榉?wù)器能感知客戶端，并且不需要為每個(gè)請(qǐng)求重開握手過程)

WebSockets  依附于HTTP1.1協(xié)議的持久連接機(jī)制，因此如果你是第一次發(fā)起WebSockets連接，這實(shí)際是一個(gè)HTTP1.1請(qǐng)求，協(xié)商成功后開始全雙工通信。

下圖描述了初始化(握手),數(shù)據(jù)傳輸,關(guān)閉WebSockets的過程。

協(xié)議有兩部分：握手和數(shù)據(jù)傳輸

握手

WebSocket與HTTP協(xié)議有良好兼容性。"握手"階段采用Http協(xié)議，默認(rèn)也是80/443端口，因此握手時(shí)不容易屏蔽，能通過各種 HTTP  代理服務(wù)器。

協(xié)議標(biāo)識(shí)符是ws(如果加密，則為wss)，服務(wù)器網(wǎng)址就是 URL。

ws://example.com:80/some/path

簡(jiǎn)而言之，WebSocket連接基于單個(gè)端口上的HTTP(以TCP傳輸)：

1.服務(wù)器在指定的端口(如80/443)上監(jiān)聽傳入的TCP套接字連接

2.客戶端使用HTTP GET請(qǐng)求啟動(dòng)握手 (這就是“WebSockets”中的“Web”由來)。

在請(qǐng)求頭中，客戶端將要求服務(wù)器將連接Upgrade到WebSocket。

3.服務(wù)器發(fā)送握手響應(yīng)，通知客戶端它將把協(xié)議從HTTP更改為WebSocket。

4.客戶端/服務(wù)器協(xié)商連接細(xì)節(jié)。如果條款不匹配，任何一方都可以退出。

GET /ws-endpoint HTTP/1.1 Host: example.com:80 Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: L4kHN+1Bx7zKbxsDbqgzHw== Sec-WebSocket-Version: 13

請(qǐng)注意：客戶端發(fā)送Connection:Upgrade和Upgrade：websocket請(qǐng)求頭 服務(wù)端握手響應(yīng)：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: CTPN8jCb3BUjBjBtdjwSQCytuBo=

注意：服務(wù)端返回HTTP/1.1 101 Switching Protocols狀態(tài)碼，其他非101的狀態(tài)碼都指示握手失敗。

數(shù)據(jù)傳輸

任意一方可以在任意時(shí)間發(fā)送消息，因?yàn)檫@是全雙工通信協(xié)議。

消息由一個(gè)或多個(gè)幀組成，一個(gè)幀可以是二進(jìn)制、文本、控制幀(0x8 Close,0x9 Ping,0xA Pong)

.NETCore Server listening WebSockets

dotnet new webapi -n WebSocketsTutorial dotnet add WebSocketsTutorial/ package Microsoft.AspNet.SignalR

為簡(jiǎn)化本次內(nèi)容，我不會(huì)談?wù)揝ignalR(集線器和其他東西)。

本次將完全基于WebSocket通信。

app.UseWebSockets();

新增WebSocketsController.cs，添加如下代碼：

using System; using System.Net.WebSockets; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; using Microsoft.AspNetCore.Mvc; using Microsoft.Extensions.Logging; namespace WebSocketsTutorial.Controllers {     [ApiController]     [Route("[controller]")]     public class WebSocketsController : ControllerBase     {         private readonly ILogger<WebSocketsController> _logger;         public WebSocketsController(ILogger<WebSocketsController> logger)         {             _logger = logger;         }         [HttpGet("/ws")]         public async Task Get()         {           if (HttpContext.WebSockets.IsWebSocketRequest)           {               using var webSocket = await HttpContext.WebSockets.AcceptWebSocketAsync();               _logger.Log(LogLevel.Information, "WebSocket connection established");               await Echo(webSocket);           }           else           {               HttpContext.Response.StatusCode = 400;           }         }                  private async Task Echo(WebSocket webSocket)         {             var buffer = new byte[1024 * 4];             var result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);             _logger.Log(LogLevel.Information, "Message received from Client");             while (!result.CloseStatus.HasValue)             {                 var serverMsg = Encoding.UTF8.GetBytes($"Server: Hello. You said: {Encoding.UTF8.GetString(buffer)}");                 await webSocket.SendAsync(new ArraySegment<byte>(serverMsg, 0, serverMsg.Length), result.MessageType, result.EndOfMessage, CancellationToken.None);                 _logger.Log(LogLevel.Information, "Message sent to Client");                 result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);                 _logger.Log(LogLevel.Information, "Message received from Client");                              }             await webSocket.CloseAsync(result.CloseStatus.Value, result.CloseStatusDescription, CancellationToken.None);             _logger.Log(LogLevel.Information, "WebSocket connection closed");         }     } }

在握手之后，服務(wù)端不需要等待客戶端發(fā)起消息，就可以推送消息到客戶端。

啟動(dòng)ASP.NET Core 服務(wù)端，程序在/ws路由地址監(jiān)聽WebSockets連接， 回發(fā)客戶端發(fā)送過來的消息。

Browser client using WebSockets api

在瀏覽器Console編寫js代碼發(fā)起客戶端websockets請(qǐng)求：

let webSocket = new WebSocket('wss://localhost:5001/ws');

在該請(qǐng)求的network- Messages tab頁面可觀察雙向通信：

除此之外，服務(wù)器/客戶端維護(hù)了pingpong機(jī)制，以確認(rèn)客戶端是否還存活。

如果您真的想看看這些數(shù)據(jù)包，使用WireShark之類的工具了解一下。

整個(gè)過程在Chrome-Network上只會(huì)有一個(gè)記錄，所以你如果要看"握手過程", 也請(qǐng)?jiān)趧傇诘膖ab頁面查看??。

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