websocket状态机

        websocket突破了HTTP协议单向性的缺陷，基于HTTP协议构建了双向通信的通道，使服务端可以主动推送数据到前端，解决了前端不断轮询后台才能获取后端数据的问题，所以在小程序和H5应用中被广泛使用。本文主要集合报文分析对于websocket的状态机进行讲解。

        1）websocket状态机

        websocket状态机相对于非常经典的TCP状态机来说非常的简单，包括五种状态：INITIAL、CONNECTING、OPEN、CLOSING和CLOSED。其中客户端涉及五种状态：INITIAL、CONNECTING、OPEN、CLOSING和CLOSED，服务端涉及四种状态：INITIAL、OPEN、CLOSING和CLOSED。状态变迁过程如下：

websocket建立过程中状态的变化如下所述：

1）客户端调用connect发起连接，则经过INITIAL进入CONNECTING状态，并且发起握手请求

2）服务端websocket启动进入INITIAL状态

3）服务端接收到客户端的握手请求后回复握手应答，状态变迁为OPEN

4）客户端接收到服务端的握手应答后，状态也变迁到OPEN

（至此客户端和服务端的websocket连接正式链接，可以双向通信了）

5）任何一方都可以关闭websocket连接。发起关闭连接的一方，调用close将发送关闭帧到对端，状态变迁到CLOSING

6）接收到关闭帧的一方状态也变迁到CLOSING,，并发起拆除TCP连接的请求（发送FIN分组，然后经过四次握手后完成TCP连接的关闭操作。

        2）websocket协议分析

websocket协议本身是基于TCP的协议，但其中的握手协议使用了HTTP协议，以下是一个websocket客户端与服务端建立连接，连接建立后服务端发送一个票据到客户端，然后客户端发送hello world后，再关闭websocket，报文全貌如下:

前3行是标准的TCP三次握手，建立TCP连接。

第4行到第6行是websocket握手过程，握手完成建立了WEBSOCKET连接（此时客户端和服务端状态机均为OPEN状态）

第7行和第8行是服务端发送票据的报文。

第9行和第10行是客户端发送hello world到服务端

第11行到13行是websocket关闭过程。第11行是客户端发起关闭请求帧（自身进入CLOSING状态），第12行是服务端对关闭帧的确认，第13行是服务端发送关闭请求帧（服务端进入CLOSING状态）

第14行到第17行是服务端发起的关闭TCP连接的过程。TCP连接关闭后，两个状态机均进入CLOSED状态。

      3）报文分析

      以下仅对websocket相关报文进行分析，TCP的连接建立、关闭和ACK报文不再关注。

     客户端发起握手报文如下：

服务端发起握手报文如下：

建立websocket连接后，服务端发送的令牌报文如下：

服务端发送hello word的报文如下：

客户端发送关闭帧报文如下：

服务端发送关闭帧报文如下：