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websocket+probuf.原理篇

2020-11-07 20:19:21 Supper_litt

1、WebSocket  

  WebSocket,大家都知道,既然名字包含Socket,那么和Socket肯定差别不大,对,你没有搞错,的确差别不大。

  在网络编程中,我们一般的协议都是基于TCP/IP,WebSocket也不例外。和HTTP一样,他也有自己的头部和具体的数据而已。

来看看。

这是一个,websocket发起的连接,首先一个http的请求,告诉服务器,我要发送WebSocket的连接,服务器,返回一段ok.后面就可以继续使用这个连接,进行基本的WebSocket请求了。

其实,WebSocket和普通的Socket没啥差别,都是send,receive,收发数据,只是数据的格式化需要特殊处理一下。下面来说明一下。

WebSocket的发送的数据格式(接收和发送是一样的):

  来张网图:

  来段网文:解释一下:

  • FIN,指明Frame是否是一个Message里最后Frame(之前说过一个Message可能又多个Frame组成)
  • RSV1-3必须是0,除非有扩展定义了非零值的意义。
  • Opcode这个比较重要,有如下取值是被协议定义的
    • %x0 denotes a continuation frame

    • %x1 表示一个text frame

    • %x2 表示一个binary frame

    • %x3-7 are reserved for further non-control frames

    • %x8 表示连接关闭

    • %x9 表示 ping (心跳检测相关,后面会讲)

    • %xA 表示 pong (心跳检测相关,后面会讲)

    • %xB-F are reserved for further control frames

  • Mask,这个是指明“payload data”是否被计算掩码。这个和后面的Masking-key有关(如果=0,不需要计算结果:结果明文,如果是=1,name就配合后面四个字节的masking-key,来处理解码操作。字节按位异或,四个一次循环。)

      if(mask == 1){ 

       byte[] payload = xxxx; // 这里假设已经得到

            byte[] mask_key = new byte[4];// 这里假设已经得到

            for(int i=0;i<payload.Count;i++){

                   payload[i] = (byte)(payload[i] ^ mask_key[i%4]);

            }

            // 这样就可以解码出来明文了

      }else{

            // 明文的情况,2字节后面或者4字节,12字节后面就是具体的数据了,(真实情况,根据具体的数据来)。

    }

  • Payload len,数据的总长度,有三种情况[<126,>126 && <= 65535,> 65535], 这三种情况,占位不同,第一种,默认占位(它本身),(后续字节是数据或者masking-key(mask为1才有masking-key))
  • Masking-key,加密作用
  • Payload data,帧真正要发送的数据,可以是任意长度,但尽管理论上帧的大小没有限制,但发送的数据不能太大,否则会导致无法高效利用网络带宽,正如上面所说Websocket提供分片。
  是不是,瞬间就完了,没错,到这里其实就差不多了。如果你自己要加密数据,mask可以写死成一个值或者随机出来,反正都是4个字节而已。
  

  2、Probuf

  我们网络中常常会对数据进行编码然后传输,一般我们回用到的一些方式 content原文,xml,json,还有就是我们呼之欲出的probuf了。

  这种编码有什么好处呢,大大减少了网络带宽的消耗,同时减少了了数据解析的时间损耗。

再来一波网图吧,数据的排列规则。

  图1:

  明显,这里就可以看出来,Tag占用一个位置,length占用一个位置,一般情况,如果是数据很长,namelength就可能占用多个字节了。根据length的首位判定。(length也是第一位是标识是否需要第二个直接加入计算,一次类推,这里解释一下:

Varint:一种,把首位,作为判断条件,来对length进行计算的方式。

  0-0111 1111,一个字节可以表示范围: [0,0x7f]的大小,

      1000 0000 - 0000 0001 ----- 1111 1111 - 0111 1111 , 二个字节可以表示范围:[1<<7, 0x7f<<7 + 0x7f]
      1000 0000 - 0000 0000 - 0000 0001 ----- 1111 1111 - 1111 1111 - 0111 1111 , 三个字节可以表示范围:[1 << 7 * 2,  0x7f<<7 <<7 + 0x7f<<7 + 0x7f]

  这样一般来说,就只需要小部分直接寄可以处理大部分数据了。

  所以诞生了probuf的说明或者解析文件:(来个栗子)

message DownStreamMessages {
    repeated DownStreamMessage list = 1;
    required int64 syncTime = 2;
    optional bool finished = 3;
}

message DownStreamMessage {
required string fromUserId = 1;
required ChannelType type = 2;
optional string groupId = 3;
required string classname = 4;
required bytes content = 5;
required int64 dataTime = 6;
required int64 status = 7;
optional int64 extra = 8;
optional string msgId = 9;
optional int32 direction = 10;
optional int32 plantform =11;
optional int32 isRemoved = 12;
optional string source = 13;
optional int64 clientUniqueId = 14;
optional string extraContent = 15;
}

enum ChannelType {
PERSON = 1;
PERSONS = 2;
GROUP = 3;
TEMPGROUP = 4;
CUSTOMERSERVICE = 5;
NOTIFY = 6;
MC=7;
MP=8;
}

这里面有几个关键字需要处理一下:(bool和enum都是作为整数处理即可),字段后面的  = 1;  = 2 表面这个的filed_number.值。

  required  一般都是必须的

       optional 非必须的

       repeated 重复的,一个表示集合。

        

  网图奉上:

      

                    编码数据长度。

                     

  上图就是数据的 排列规则了,数据比较紧凑。

  特别说明repeat的情况,repeat后面的length是指读取这个需要用到的字节数。而不是重复的个数。

 

       参考:https://juejin.im/post/6844903582290935822

  参考:https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/70568606

  参考:https://blog.csdn.net/JMW1407/article/details/107197938/

 

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