WebSocket原理及和HTTP的关系
一、WebSocket 是什么？
WebSocket是HTML5中的协议。HTML5 Web Sockets规范定义了Web Sockets API，支持页面使用Web Socket协议与远程主机进行全双工的通信。它引入了WebSocket接口并且定义了一个全双工的通信通道，通过一个单一的套接字在Web上进行操作。HTML5 Web Sockets以最小的开销高效地提供了Web连接。相较于经常需要使用推送实时数据到客户端甚至通过维护两个HTTP连接来模拟全双工连接的旧的轮询或长轮询（Comet）来说，这就极大的减少了不必要的网络流量与延迟。
要使用HTML5 Web Sockets从一个Web客户端连接到一个远程端点，你要创建一个新的WebSocket实例并为之提供一个URL来表示你想要连接到的远程端点。该规范定义了ws://以及wss://模式来分别表示WebSocket和安全WebSocket连接,这就跟http:// 以及https:// 的区别是差不多的。一个WebSocket连接是在客户端与服务器之间HTTP协议的初始握手阶段将其升级到Web Socket协议来建立的，其底层仍是TCP/IP连接。
二、相对于Http而言，WebSocket 的有什么优点？
a). 相对于Http这种非持久的协议来说，WebSocket是一种持久化的协议。
b). 服务器与客户端之间交换的标头信息很小，大概只有2字节；
c). 客户端与服务器都可以主动传送数据给对方；
d). 不用频率创建TCP请求及销毁请求，减少网络带宽资源的占用，同时也节省服务器资源；
举例说明下：
（1）Http的生命周期通过Request来界定，也就是Request一个Response，那么在Http1.0协议中，这次Http请求就结束了。
在Http1.1中进行了改进，是的有一个Keep-alive，也就是说，在一个Http连接中，可以发送多个Request，接收多个Response。
但是必须记住，在Http中一个Request只能对应有一个Response，而且这个Response是被动的，不能主动发起。（相反， websocket是可以的）
（2）WebSocket是基于Http协议的，或者说借用了Http协议来完成一部分握手，在握手阶段与Http是相同的。
三、WebSocket不同版本的几种握手方式
a）、无安全key、最老的WebSocket握手协议的实现（Flash）；
b）、带两个安全key请求头的后端握手实现；
c）、带一个安全key请求头的后端握手实现；（最新）
首先我们来看个典型的Websocket握手
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: v8JTEMbDL1EzLk6hGBhXWx==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://example.com
熟悉HTTP的童鞋可能发现了，这段类似HTTP协议的握手请求中，多了几个东西。我会顺便讲解下作用。
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
这个就是Websocket的核心了，告诉Apache、Nginx等服务器：注意啦，我发起的是Websocket协议，而不是那个老土的HTTP。
Sec-WebSocket-Key: v8JTEMbDL1EzLk6hGBhXWx==
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13
首先，Sec-WebSocket-Key 是一个Base64 encode的值，这个是浏览器随机生成的，告诉服务器：我要验证你是不是真的是Websocket助理。然后，Sec_WebSocket-Protocol 是一个用户定义的字符串，用来区分同URL下，不同的服务所需要的协议。简单理解：今晚我要服务A，别搞错了。最后，Sec-WebSocket-Version 是告诉服务器所使用的Websocket协议版本， 现在的版本号是13。
然后服务器会返回下列东西，表示已经接受到请求， 成功建立Websocket啦！
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=
Sec-WebSocket-Protocol: chat
这里开始就是HTTP最后负责的区域了，告诉客户，我已经成功切换协议啦。
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
依然是固定的，告诉客户端即将升级的是Websocket协议，而不是mozillasocket，lurnarsocket或者shitsocket。然后，Sec-WebSocket-Accept 这个则是经过服务器确认，并且加密过后的 Sec-WebSocket-Key。后面的，Sec-WebSocket-Protocol 则是表示最终使用的协议。至此，HTTP已经完成它所有工作了，接下来就是完全按照Websocket协议进行了。其后是WebSocket协议的工作。
四、WebSocket数据帧传输的格式
FIN：1位，用来表明这是一个消息的最后的消息片断，当然第一个消息片断也可能是最后的一个消息片断；
RSV1, RSV2, RSV3: 分别都是1位，如果双方之间没有约定自定义协议，那么这几位的值都必须为0,否则必须断掉WebSocket连接；
Opcode:4位操作码，定义有效负载数据，如果收到了一个未知的操作码，连接也必须断掉，以下是定义的操作码：
* %x0 表示连续消息片断
* %x1 表示文本消息片断
* %x2 表未二进制消息片断
* %x3-7 为将来的非控制消息片断保留的操作码
* %x8 表示连接关闭
* %x9 表示心跳检查的ping
* %xA 表示心跳检查的pong
* %xB-F 为将来的控制消息片断的保留操作码
Mask:1位，定义传输的数据是否有加掩码,如果设置为1,掩码键必须放在masking-key区域，客户端发送给服务端的所有消息，此位的值都是1；
Payload length: 传输数据的长度，以字节的形式表示：7位、7+16位、或者7+64位。如果这个值以字节表示是0-125这个范围，那这个值就表示传输数据的长度；如果这个值是126，则随后的两个字节表示的是一个16进制无符号数，用来表示传输数据的长度；如果这个值是127,则随后的是8个字节表示的一个64位无符合数，这个数用来表示传输数据的长度。多字节长度的数量是以网络字节的顺序表示。负载数据的长度为扩展数据及应用数据之和，扩展数据的长度可能为0,因而此时负载数据的长度就为应用数据的长度。
Masking-key:0或4个字节，客户端发送给服务端的数据，都是通过内嵌的一个32位值作为掩码的；掩码键只有在掩码位设置为1的时候存在。
Payload data: (x+y)位，负载数据为扩展数据及应用数据长度之和。
Extension data:x位，如果客户端与服务端之间没有特殊约定，那么扩展数据的长度始终为0，任何的扩展都必须指定扩展数据的长度，或者长度的计算方式，以及在握手时如何确定正确的握手方式。如果存在扩展数据，则扩展数据就会包括在负载数据的长度之内。
Application data:y位，任意的应用数据，放在扩展数据之后，应用数据的长度=负载数据的长度-扩展数据的长度。
数据帧协议是按照扩展的巴科斯范式（ANBF：Augmented Backus-Naur Form RFC5234）组成的:
五、WebSocket可以穿越防火墙吗？
WebSocket使用标准的80及443端口，这两个都是防火墙友好协议，Web Sockets使用HTTP Upgrade机制升级到Web Socket协议。HTML5 Web Sockets有着兼容HTTP的握手机制，因此HTTP服务器可以与WebSocket服务器共享默认的HTTP与HTTPS端（80和443）。
