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WebSocket:现代 Web 应用程序中实时通信的支柱

Patricia Arquette
发布: 2024-11-06 07:53:02
原创
679 人浏览过

WebSocket: The Backbone of Real-Time Communication in Modern Web Applications

在不断发展的 Web 应用程序世界中,实时通信已成为必备功能。从实时通知、在线游戏、实时消息传递到协作编辑,用户期望无缝、即时的交互。 WebSocket 是一个功能强大的协议,它通过在客户端和服务器之间提供全双工、低延迟的通信通道来满足这一需求。

在本博客中,我们将深入研究 WebSocket,涵盖其工作原理、优点、实际用例以及基本实施指南。


目录

  1. WebSocket 简介
  2. WebSocket 与 HTTP:主要区别
  3. WebSocket 的工作原理
  4. WebSocket 协议和握手
  5. 使用 WebSocket 的优点
  6. WebSocket 的实际应用
  7. 在 JavaScript 中实现 WebSocket
  8. WebSocket 的安全问题
  9. 结论

1. WebSocket简介

WebSocket 是一种通信协议,它在客户端(通常是浏览器)和服务器之间提供持久连接,允许双向实时数据传输。它由 IETF 标准化为 RFC 6455,并受到现代浏览器的广泛支持。

传统的基于 HTTP 的连接主要是请求-响应,这意味着客户端发起每次交互。相比之下,WebSocket 实现了开放的通信线路,允许客户端和服务器随时向对方发送数据,而无需重复重新建立连接的开销。


2. WebSocket 与 HTTP:主要区别

功能 HTTP WebSocket 标题>
Feature HTTP WebSocket
Connection Type Half-duplex Full-duplex
Communication Request-response Bi-directional
Connection Persistence New connection per request Persistent connection
Latency Higher Lower
Usage Suitability Static content delivery Real-time applications
连接类型 半双工 全双工 通讯 请求-响应 双向 连接持久性 每个请求新连接 持久连接 延迟 更高 降低 使用适合性 静态内容交付 实时应用 表>

HTTP 非常适合静态网页和 RESTful 服务,而 WebSocket 在需要持续数据流的应用程序中表现出色,例如直播、通知和在线游戏。


3. WebSocket 的工作原理

WebSocket 协议将现有的 HTTP 连接升级为 WebSocket。初始握手通过 HTTP 进行,之后连接切换协议,允许全双工数据传输。

  1. 客户端请求:客户端发送一个 HTTP 请求,其标头表明希望升级到 WebSocket。
  2. 服务器响应:如果服务器支持 WebSocket,它会使用接受升级的标头进行响应。
  3. 持久连接:握手后,建立持久的 WebSocket 连接,只要双方需要,该连接就可以保持打开状态。

此连接可以以最小的开销实现高效、持续的通信,这与 HTTP 不同,HTTP 需要为每次交互建立一个新连接。


4. WebSocket 协议和握手

WebSocket 协议通过 TCP 运行,并利用端口 80 进行常规连接,使用端口 443 进行安全连接 (WSS)。

握手过程

这是一个典型的 WebSocket 握手示例:

客户请求:

GET /chat HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Version: 13
登录后复制
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服务器响应:

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
登录后复制
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服务器响应 101 Switching Protocols 后,WebSocket 连接打开,客户端和服务器都可以发送数据帧。


5.使用 WebSocket 的优点

  1. 低延迟: WebSocket 通过维护单个打开的连接来最大限度地减少延迟,减少建立和关闭连接所花费的时间。
  2. 效率:与 HTTP 轮询不同,WebSocket 仅传输必要的数据,无需额外的 HTTP 标头,使其轻量级且带宽高效。
  3. 全双工通信: WebSocket 允许客户端和服务器之间同时传输数据,非常适合实时应用程序。
  4. 可扩展性:由于 WebSocket 连接是持久的,它们允许应用程序同时处理许多活动连接,从而更容易扩展。

6. WebSocket 的实际应用

WebSocket 是需要实时、双向通信的应用程序的首选协议。一些常见的用例包括:

  • 实时聊天应用程序: WhatsApp 或 Slack 等应用程序中的实时消息传递。
  • 在线游戏:适用于需要多个玩家之间即时互动的游戏。
  • 金融股票代码:实时股票或加密货币更新。
  • 实时体育比分:比分或比赛赛事的持续更新。
  • 协作工具: Google Docs 等应用程序,多个用户可以在同一文档上工作。

7.在 JavaScript 中实现 WebSocket

这是在 JavaScript 中设置 WebSocket 连接的基本示例:

客户端 JavaScript

GET /chat HTTP/1.1
Host: example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==
Sec-WebSocket-Version: 13
登录后复制
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服务器端(Node.js 示例)

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
登录后复制
登录后复制

8. WebSocket 的安全问题

尽管 WebSocket 有其优点,但它也带来了一些安全挑战:

  • 没有本机 CSRF 保护: WebSocket 没有针对跨站点请求伪造 (CSRF) 的内置保护。
  • 容易受到 DOS 攻击:持久连接可以通过淹没服务器来进行拒绝服务攻击。
  • 降低风险:实施安全 WebSocket (WSS) 来加密流量、验证客户端请求,并使用具有内置安全功能的 WebSocket 库。

通过使用安全 WebSocket (WSS),您可以以与 HTTPS 类似的方式保护 WebSocket 上的数据传输。


9.结论

WebSocket 改变了我们构建 Web 应用程序以及与 Web 应用程序交互的方式。通过实现全双工、低延迟通信,WebSocket 已成为创建动态实时应用程序的关键。从实时聊天和游戏到金融行情,WebSocket 保持持续连接的能力开启了无限的可能性。

以上是WebSocket:现代 Web 应用程序中实时通信的支柱的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

来源:dev.to
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