websocket 中的 Handshaking

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WebSocket Handshaking 详解

WebSocket 的握手（Handshaking）是建立 WebSocket 连接的关键步骤，它通过 HTTP 协议完成从 HTTP 连接到 WebSocket 连接的升级过程。

握手过程概述

WebSocket 握手采用 HTTP 协议进行，客户端发送一个特殊的 HTTP 请求，服务器响应后双方建立 WebSocket 连接。

客户端握手请求

客户端发送的握手请求具有以下关键特征：

HTTP 方法：使用 GET 方法
Upgrade 头：包含 Upgrade: websocket
Connection 头：包含 Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key 头：包含一个 Base64 编码的随机值
Sec-WebSocket-Version 头：指定 WebSocket 协议版本

示例客户端握手请求：

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Version: 13

服务端握手响应

服务器验证客户端请求后，返回 101 状态码表示协议切换成功：

状态码：101 Switching Protocols
Upgrade 头：Upgrade: websocket
Connection 头：Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept 头：基于客户端 Sec-WebSocket-Key 计算得出

示例服务端握手响应：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

Sec-WebSocket-Accept 计算过程

服务器根据客户端提供的 Sec-WebSocket-Key 计算 Sec-WebSocket-Accept：

将客户端的 key 与 GUID 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11 拼接
对拼接结果进行 SHA-1 哈希
将哈希结果进行 Base64 编码

例如：

客户端 Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
拼接字符串: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11
SHA-1 哈希: b3df89b0bceeb3b5859014f0c8296a1a028c1381
Base64 编码: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

完整握手示例

以下是一个完整的 WebSocket 握手过程示例：

客户端请求：

GET /websocket HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Connection: Upgrade
Upgrade: websocket
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Key: Z7OY1UwDFJ0jE5UJQdL8jQ==
Origin: http://localhost

服务器响应：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: XbPp0hpcKmKW3bZQZ11Nw5TCy2Y=

握手成功后，连接就从 HTTP 协议升级为 WebSocket 协议，双方可以开始进行双向通信。

握手验证要点

服务器在握手过程中需要验证：

Connection 头包含 "Upgrade"
Upgrade 头值为 "websocket"
Sec-WebSocket-Version 为支持的版本
Sec-WebSocket-Key 存在且格式正确

握手完成后，原始的 HTTP 连接被升级为 WebSocket 连接，后续的数据传输都遵循 WebSocket 协议规范。