細(xì)說(shuō)websocket - php篇

cucumber 發(fā)布于2019-06-27 10:37 / 3342人閱讀

摘要：發(fā)送加密返回本地校驗(yàn)看了我寫(xiě)的上一篇文章的同學(xué)應(yīng)該是對(duì)上圖有了比較全面的理解。前文中也提到了請(qǐng)求的格式如上，首先建立一個(gè)連接，監(jiān)聽(tīng)端口的信息。數(shù)據(jù)幀解析代碼本文沒(méi)有給出這樣數(shù)據(jù)幀解析代碼，前文中給出了數(shù)據(jù)幀的格式，解析純屬體力活。

本文同步自我的博客園：http://hustskyking.cnblogs.com

下面我畫(huà)了一個(gè)圖演示 client 和 server 之間建立 websocket 連接時(shí)握手部分，這個(gè)部分在 node 中可以十分輕松的完成，因?yàn)?node 提供的 net 模塊已經(jīng)對(duì) socket 套接字做了封裝處理，開(kāi)發(fā)者使用的時(shí)候只需要考慮數(shù)據(jù)的交互而不用處理連接的建立。而 php 沒(méi)有，從 socket 的連接、建立、綁定、監(jiān)聽(tīng)等，這些都需要我們自己去操作，所以有必要拿出來(lái)再說(shuō)一說(shuō)。

+--------+   ① 發(fā)送Sec-WebSocket-Key         +--------+
|        | --------------------------------> |        |
|        |   ② 加密返回Sec-WebSocket-Accept  |        |
| client | <-------------------------------- | server |
|        |   ③ 本地校驗(yàn)                      |        |
|        | --------------------------------> |        |
+--------+                                   +--------+

看了我寫(xiě)的上一篇文章的同學(xué)應(yīng)該是對(duì)上圖有了比較全面的理解。① 和 ② 實(shí)際上就是一個(gè) HTTP 的請(qǐng)求和響應(yīng)，只不過(guò)我們?cè)谔幚淼倪^(guò)程中我們拿到的是沒(méi)有經(jīng)過(guò)解析的字符串。如：

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Origin: http://example.com

我們往?？吹降恼?qǐng)求是這個(gè)樣子，當(dāng)這東西到了服務(wù)器端，我們可以通過(guò)一些代碼庫(kù)直接拿到這些信息。

一、php 中處理 websocket

WebSocket 連接是由客戶端主動(dòng)發(fā)起的，所以一切要從客戶端出發(fā)。第一步是要解析拿到客戶端發(fā)過(guò)來(lái)的 Sec-WebSocket-Key 字符串。

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

前文中也提到了 client 請(qǐng)求的格式（如上），首先 php 建立一個(gè) socket 連接，監(jiān)聽(tīng)端口的信息。

1. socket 連接的建立

關(guān)于 socket 套接字的建立，相信很多大學(xué)修過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的人都知道了，下面是一張連接建立的過(guò)程：

// 建立一個(gè) socket 套接字
$master = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
socket_set_option($master, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);
socket_bind($master, $address, $port);
socket_listen($master);

相比 node，這個(gè)地方的處理實(shí)在是太麻煩了，上面幾行代碼并未建立連接，只不過(guò)這些代碼是建立一個(gè) socket 套接字必須要寫(xiě)的東西。由于處理過(guò)程稍微有復(fù)雜，所以我把各種處理寫(xiě)進(jìn)了一個(gè)類(lèi)中，方便管理和調(diào)用。

//demo.php
Class WS {
    var $master;  // 連接 server 的 client
    var $sockets = array(); // 不同狀態(tài)的 socket 管理
    var $handshake = false; // 判斷是否握手

    function __construct($address, $port){
        // 建立一個(gè) socket 套接字
        $this->master = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP)   
            or die("socket_create() failed");
        socket_set_option($this->master, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)  
            or die("socket_option() failed");
        socket_bind($this->master, $address, $port)                    
            or die("socket_bind() failed");
        socket_listen($this->master, 2)                               
            or die("socket_listen() failed");

        $this->sockets[] = $this->master;

        // debug
        echo("Master socket  : ".$this->master."
");

        while(true) {
            //自動(dòng)選擇來(lái)消息的 socket 如果是握手 自動(dòng)選擇主機(jī)
            $write = NULL;
            $except = NULL;
            socket_select($this->sockets, $write, $except, NULL);

            foreach ($this->sockets as $socket) {
                //連接主機(jī)的 client 
                if ($socket == $this->master){
                    $client = socket_accept($this->master);
                    if ($client < 0) {
                        // debug
                        echo "socket_accept() failed";
                        continue;
                    } else {
                        //connect($client);
                        array_push($this->sockets, $client);
                        echo "connect client
";
                    }
                } else {
                    $bytes = @socket_recv($socket,$buffer,2048,0);
                    if($bytes == 0) return;
                    if (!$this->handshake) {
                        // 如果沒(méi)有握手，先握手回應(yīng)
                        //doHandShake($socket, $buffer);
                        echo "shakeHands
";
                    } else {
                        // 如果已經(jīng)握手，直接接受數(shù)據(jù)，并處理
                        $buffer = decode($buffer);
                        //process($socket, $buffer); 
                        echo "send file
";
                    }
                }
            }
        }
    }
}

上面這段代碼是經(jīng)過(guò)我調(diào)試了的，沒(méi)太大的問(wèn)題，如果想測(cè)試的話，可以在 cmd 命令行中鍵入 php /path/to/demo.php;當(dāng)然，上面只是一個(gè)類(lèi)，如果要測(cè)試的話，還得新建一個(gè)實(shí)例。

$ws = new WS("localhost", 4000);

客戶端代碼可以稍微簡(jiǎn)單點(diǎn)：

var ws = new WebSocket("ws://localhost:4000");
ws.onopen = function(){
    console.log("握手成功");
};
ws.onerror = function(){
    console.log("error");
};

運(yùn)行服務(wù)器代碼，當(dāng)客戶端連接的時(shí)候，我們可以看到：

通過(guò)上面的代碼可以清晰的看到整個(gè)交流的過(guò)程。首先是建立連接，node 中這一步已經(jīng)封裝到了 net 和 http 模塊，然后判斷是否握手，如果沒(méi)有的話，就 shakeHands。這里的握手我直接就 echo 了一個(gè)單詞，表示進(jìn)行了這個(gè)東西，前文我們提到過(guò)握手算法，這里就直接寫(xiě)了。

2. 提取 Sec-WebSocket-Key 信息

function getKey($req) {
    $key = null;
    if (preg_match("/Sec-WebSocket-Key: (.*)
/", $req, $match)) { 
        $key = $match[1]; 
    }
    return $key;
}

這里比較簡(jiǎn)單，直接正則匹配，websocket 信息頭一定包含 Sec-WebSocket-Key，所以我們匹配起來(lái)也比較快捷~

3. 加密 Sec-WebSocket-Key

function encry($req){
    $key = $this->getKey($req);
    $mask = "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11";

    return base64_encode(sha1($key . "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11", true));
}

將 SHA-1 加密后的字符串再進(jìn)行一次 base64 加密。如果加密算法錯(cuò)誤，客戶端在進(jìn)行校檢的時(shí)候會(huì)直接報(bào)錯(cuò)：

4. 應(yīng)答 Sec-WebSocket-Accept

function dohandshake($socket, $req){
    // 獲取加密key
    $acceptKey = $this->encry($req);
    $upgrade = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols
" .
               "Upgrade: websocket
" .
               "Connection: Upgrade
" .
               "Sec-WebSocket-Accept: " . $acceptKey . "
" .
               "
";

    // 寫(xiě)入socket
    socket_write(socket,$upgrade.chr(0), strlen($upgrade.chr(0)));
    // 標(biāo)記握手已經(jīng)成功，下次接受數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)幀格式
    $this->handshake = true;
}

這里千萬(wàn)要注意，每一個(gè)請(qǐng)求和相應(yīng)的格式，最后有一個(gè)空行，也就是，開(kāi)始測(cè)試的時(shí)候把這東西給弄丟了，糾結(jié)了半天。

當(dāng)客戶端成功校檢key后，會(huì)觸發(fā) onopen 函數(shù)：

5. 數(shù)據(jù)幀處理

// 解析數(shù)據(jù)幀
function decode($buffer)  {
    $len = $masks = $data = $decoded = null;
    $len = ord($buffer[1]) & 127;

    if ($len === 126)  {
        $masks = substr($buffer, 4, 4);
        $data = substr($buffer, 8);
    } else if ($len === 127)  {
        $masks = substr($buffer, 10, 4);
        $data = substr($buffer, 14);
    } else  {
        $masks = substr($buffer, 2, 4);
        $data = substr($buffer, 6);
    }
    for ($index = 0; $index < strlen($data); $index++) {
        $decoded .= $data[$index] ^ $masks[$index % 4];
    }
    return $decoded;
}

這里涉及的編碼問(wèn)題在前文中已經(jīng)提到過(guò)了，這里就不贅述，php 對(duì)字符處理的函數(shù)太多了，也記得不是特別清楚，這里就沒(méi)有詳細(xì)的介紹解碼程序，直接把客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)原樣返回，可以算是一個(gè)聊天室的模式吧。

// 返回幀信息處理
function frame($s) {
    $a = str_split($s, 125);
    if (count($a) == 1) {
        return "x81" . chr(strlen($a[0])) . $a[0];
    }
    $ns = "";
    foreach ($a as $o) {
        $ns .= "x81" . chr(strlen($o)) . $o;
    }
    return $ns;
}

// 返回?cái)?shù)據(jù)
function send($client, $msg){
    $msg = $this->frame($msg);
    socket_write($client, $msg, strlen($msg));
}

客戶端代碼：

var ws = new WebSocket("ws://localhost:4000");
ws.onopen = function(){
    console.log("握手成功");
};
ws.onmessage = function(e){
    console.log("message:" + e.data);
};
ws.onerror = function(){
    console.log("error");
};
ws.send("李靖");

在連通之后發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器原樣返回：

二、注意問(wèn)題 1. websocket 版本問(wèn)題

客戶端在握手時(shí)的請(qǐng)求中有Sec-WebSocket-Version: 13，這樣的版本標(biāo)識(shí)，這個(gè)是一個(gè)升級(jí)版本，現(xiàn)在的瀏覽器都是使用的這個(gè)版本。而以前的版本在數(shù)據(jù)加密的部分更加麻煩，它會(huì)發(fā)送兩個(gè)key：

GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Origin: http://example.com
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Key1: xxxx
Sec-WebSocket-Key2: xxxx

如果是這種版本（比較老，已經(jīng)沒(méi)在使用了），需要通過(guò)下面的方式獲取

function encry($key1,$key2,$l8b){
    //Get the numbers
    preg_match_all("/([d]+)/", $key1, $key1_num);
    preg_match_all("/([d]+)/", $key2, $key2_num);
    $key1_num = implode($key1_num[0]);
    $key2_num = implode($key2_num[0]);
    //Count spaces
    preg_match_all("/([ ]+)/", $key1, $key1_spc);
    preg_match_all("/([ ]+)/", $key2, $key2_spc);
    if($key1_spc==0|$key2_spc==0){ $this->log("Invalid key");return; }
    //Some math
    $key1_sec = pack("N",$key1_num / $key1_spc);
    $key2_sec = pack("N",$key2_num / $key2_spc);
    return md5($key1_sec.$key2_sec.$l8b,1);
}

只能無(wú)限吐槽這種驗(yàn)證方式！相比 nodeJs 的 websocket 操作方式：

//服務(wù)器程序
var crypto = require("crypto");
var WS = "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11";
require("net").createServer(function(o){
    var key;
    o.on("data",function(e){
        if(!key){
            //握手
            key = e.toString().match(/Sec-WebSocket-Key: (.+)/)[1];
            key = crypto.createHash("sha1").update(key + WS).digest("base64");
            o.write("HTTP/1.1 101 Switching Protocols
");
            o.write("Upgrade: websocket
");
            o.write("Connection: Upgrade
");
            o.write("Sec-WebSocket-Accept: " + key + "
");
            o.write("
");
        }else{
            console.log(e);
        };
    });
}).listen(8000);

多么簡(jiǎn)潔，多么方便！有誰(shuí)還愿意使用 php 呢。。。。

2. 數(shù)據(jù)幀解析代碼

本文沒(méi)有給出 decodeFrame 這樣數(shù)據(jù)幀解析代碼，前文中給出了數(shù)據(jù)幀的格式，解析純屬體力活。

3. 代碼下載

對(duì)這部分感興趣的同學(xué)，可以再去深究。提供了參考代碼下載。

4. 相關(guān)開(kāi)源庫(kù)參考

http://socketo.me Ratchet 為 php 封裝的一個(gè) WebSockets 庫(kù)。
Google 上搜索 php+websoket+class，也能找到不少相關(guān)的資料。

三、參考資料

http://www.php.net/manual/zh/ref.sockets.php php manual

http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc6455.txt RFC6455 WebSocket

云服務(wù)器 GPU云服務(wù)器 php細(xì)說(shuō) 細(xì)說(shuō)php 細(xì)說(shuō)php怎么樣 websocket和webrtc php

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