面试题：网络编程之WebSocket连接建立过程

Question

请详细描述WebSocket在客户端和服务器端建立连接的具体过程，包括涉及的HTTP请求头和响应头信息。

Answer 1

WebSocket在客户端和服务器端建立连接过程

1. 客户端发起HTTP请求：
   • 客户端向服务器发送一个带有特殊头信息的HTTP请求，以发起WebSocket连接。这个请求看起来像普通HTTP请求，但包含WebSocket特定的头信息。
   • 关键请求头信息：
     • Upgrade：值为websocket，表示客户端希望将协议从HTTP升级到WebSocket，例如Upgrade: websocket。
     • Connection：值为Upgrade，表明这是一个协议升级请求，例如Connection: Upgrade。
     • Sec - WebSocket - Key：是一个随机生成的Base64编码字符串，用于安全验证。例如Sec - WebSocket - Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==。这个密钥会被服务器用来验证请求的合法性。
     • Sec - WebSocket - Version：指定客户端支持的WebSocket协议版本，目前常用版本为13，例如Sec - WebSocket - Version: 13。
2. 服务器响应：
   • 服务器收到请求后，如果支持WebSocket协议并且验证通过，会返回一个HTTP响应，表明协议升级成功。
   • 关键响应头信息：
     • Upgrade：同样为websocket，确认协议升级为WebSocket，例如Upgrade: websocket。
     • Connection：为Upgrade，确认这是协议升级响应，例如Connection: Upgrade。
     • Sec - WebSocket - Accept：服务器通过将客户端发送的Sec - WebSocket - Key与一个固定的GUID（258EAFA5 - E914 - 47DA - 95CA - C5AB0DC85B11）拼接，然后进行SHA - 1哈希运算，再进行Base64编码得到该值。例如，如果客户端Sec - WebSocket - Key为dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==，服务器计算后得到s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=，则响应头为Sec - WebSocket - Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=。此值用于证明服务器能够正确处理WebSocket连接。
3. 连接建立：
   • 当客户端收到服务器带有上述正确响应头的HTTP响应后，WebSocket连接正式建立。之后客户端和服务器之间就可以通过这个WebSocket连接进行双向通信，不再使用HTTP协议的请求 - 响应模式，而是以帧（frame）的形式进行数据传输。