Men uni haqiqatan tushunish uchun xom TCP-dan WebSocket serverni qurdim

Nima uchun allaqachon mavjud narsani qurish kerak?

Halol javob: chunki men yillar davomida WebSocket-lardan foydalanardim va hali ham "frame nima?" yoki "masking nima uchun mavjud?" ga javob bera olmardim.

Shuning uchun men noServer-ni qurdim: xom TCP-da noldan Node.js HTTP va WebSocket serveri. Express yo'q, ws kutubxonasi yo'q — faqat Node-ning net moduli va RFC.

node server.js
# :3000-da tinglayapti
# GET / → 200
# GET /ws → 101 Switching Protocols

Xom TCP — boshlash joyi

Node-ning net.createServer() har bir ulanish uchun soket beradi. Bu soket kiruvchi baytlar, chiquvchi baytlar. Protokol yo'q, freymlash yo'q.

import net from 'net';

const server = net.createServer((socket) => {
  socket.on('data', (chunk: Buffer) => {
    // Xom baytlar. HTTP bo'lishi mumkin. WebSocket bo'lishi mumkin.
  });
});

server.listen(3000);

Birinchi vazifa: bu oddiy so'rovmi yoki yangilash so'rovimi aniqlash uchun kiruvchi baytlarni HTTP sifatida tahlil qilish.

Handshake

RFC 6455 sehrli GUID-ni belgilaydi: 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11. Uning yagona maqsadi: oddiy HTTP serverlar tasodifan yangilash so'rovlarini qabul qilmasligi uchun.

import crypto from 'crypto';

const MAGIC = '258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11';

function acceptKey(clientKey: string): string {
  return crypto
    .createHash('sha1')
    .update(clientKey + MAGIC)
    .digest('base64');
}

101 javobidan keyin ulanish yangilangan. Endi HTTP yo'q. Bu yerdan WebSocket freymlash protokoli.

Freymlar: haqiqiy protokol

WebSocket xabari freymlariga bo'linadi. Har bir freymda ikkilik sarlavha, keyin yuk bor.

function parseFrame(buffer: Buffer) {
  const fin = (buffer[0] & 0x80) !== 0;
  const opcode = buffer[0] & 0x0f;
  const masked = (buffer[1] & 0x80) !== 0;
  let payloadLen = buffer[1] & 0x7f;
  let offset = 2;

  if (payloadLen === 126) {
    payloadLen = buffer.readUInt16BE(offset);
    offset += 2;
  }

  const mask = masked ? buffer.slice(offset, offset + 4) : null;
  if (masked) offset += 4;

  const payload = buffer.slice(offset, offset + payloadLen);
  return { fin, opcode, payload, mask };
}

Masking va nima uchun mavjud

Mijoz freymlariga masking LOZIM. Server freymlariga masking KERAK EMAS. Bu ixtiyoriy emas.

Masking 4 baytli kalit bilan XOR:

function unmask(payload: Buffer, mask: Buffer): Buffer {
  const result = Buffer.alloc(payload.length);
  for (let i = 0; i < payload.length; i++) {
    result[i] = payload[i] ^ mask[i % 4];
  }
  return result;
}

Bu shifrlash emas. Bu xavfsizlik emas. Uning yagona maqsadi: WebSocket freymlarining HTTP kabi ko'rinishining oldini olish, proksi-serverlar ularni keshlash yoki o'zgartirmasligi uchun.

Endi bilgan narsalarim

ws kutubxonasi taxminan 2000 qator. noServer qurganidan keyin, bu qatorlarning ko'pchiligi nima qilayotganini tushunaman. Nima uchun ping/pong mavjud (aloqani tirik saqlash va o'lik ulanishlarni aniqlash), nima uchun FIN biti mavjud (katta xabar parchalanishi) va nima uchun masking faqat mijozga tegishliligini tushunaman.

Men production-da hali ham ws ishlataman. Bu kutubxonalarni almashtirish haqida emas edi — ularni tushunish haqida edi.