.NET WebSocket核心原理是怎样的

.NET WebSocket核心原理是怎样的，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。

我们先深入研究基本概念，以了解WebSockets幕后情况。

WebSockets简介

为支持在在客户端/服务端双向通信，引入了WebSockets.

HTTP 1.0：我们每次向服务器发送请求时都需要重新创建连接(关闭之前的连接)。

HTTP 1.1：新增keep-alive语法引入了持久连接机制,  至此连接可以被重用---这能减小通信延迟(因为服务器能感知客户端，并且不需要为每个请求重开握手过程)

WebSockets  依附于HTTP1.1协议的持久连接机制，因此如果你是第一次发起WebSockets连接，这实际是一个HTTP1.1请求，协商成功后开始全双工通信。

下图描述了初始化(握手),数据传输,关闭WebSockets的过程。

协议有两部分：握手和数据传输

握手

WebSocket与HTTP协议有良好兼容性。"握手"阶段采用Http协议，默认也是80/443端口，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP  代理服务器。

协议标识符是ws(如果加密，则为wss)，服务器网址就是 URL。

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

简而言之，WebSocket连接基于单个端口上的HTTP(以TCP传输)：

1.服务器在指定的端口(如80/443)上监听传入的TCP套接字连接

2.客户端使用HTTP GET请求启动握手 (这就是“WebSockets”中的“Web”由来)。

在请求头中，客户端将要求服务器将连接Upgrade到WebSocket。

3.服务器发送握手响应，通知客户端它将把协议从HTTP更改为WebSocket。

4.客户端/服务器协商连接细节。如果条款不匹配，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

请注意：客户端发送Connection:Upgrade和Upgrade：websocket请求头 服务端握手响应：

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

注意：服务端返回HTTP/1.1 101 Switching Protocols状态码，其他非101的状态码都指示握手失败。

数据传输

任意一方可以在任意时间发送消息，因为这是全双工通信协议。

消息由一个或多个帧组成，一个帧可以是二进制、文本、控制帧(0x8 Close,0x9 Ping,0xA Pong)

.NETCore Server listening WebSockets

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

为简化本次内容，我不会谈论SignalR(集线器和其他东西)。

本次将完全基于WebSocket通信。

app.UseWebSockets();

新增WebSocketsController.cs，添加如下代码：

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，服务端不需要等待客户端发起消息，就可以推送消息到客户端。

启动ASP.NET Core 服务端，程序在/ws路由地址监听WebSockets连接， 回发客户端发送过来的消息。

Browser client using WebSockets api

在浏览器Console编写js代码发起客户端websockets请求：

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

在该请求的network- Messages tab页面可观察双向通信：

除此之外，服务器/客户端维护了pingpong机制，以确认客户端是否还存活。

如果您真的想看看这些数据包，使用WireShark之类的工具了解一下。

整个过程在Chrome-Network上只会有一个记录，所以你如果要看"握手过程", 也请在刚在的tab页面查看??。

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