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title: 用C＃来编写WebSocket服务器
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translation_of: Web/API/WebSockets_API/Writing_WebSocket_server
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<h2 id="介绍">介绍</h2>

<p>如果你想学习如何使用 WebSocket API，那么有一台服务器将会是非常有用的。在本文中，我将向你展示如何使用C#来写后端。你可以使用任何可用于后端开发的语言来做这个事<span style="line-height: 1.5;">, 但是,要为了使例子简明易懂，我选择微软的C#。</span></p>

<p>此服务器符合 <a href="http://tools.ietf.org/html/rfc6455" title="http://tools.ietf.org/html/rfc6455">RFC 6455</a> 因此，因此它只处理来自 Chrome16，Firefox 11，IE 10 及更高版本的连接。</p>

<h2 id="第一步">第一步</h2>

<p>WebSockets 通过 <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol" title="http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol">TCP (传输控制协议)</a> 连接进行通信.。幸运的是, C# 中有一个 <a href="http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.net.sockets.tcplistener.aspx" title="http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.net.sockets.tcplistener.aspx">TcpListener </a>类。 它位于 <em>System.Net.Sockets</em> 的命名空间。</p>

<div class="note">
<p><span style="line-height: 1.572;">最好使用 <code>using</code></span><span style="line-height: 1.572;"> 关键字来包含命名空间，这样在你写代码的时候就不需要指定详细的命名空间。</span></p>
</div>

<h3 id="TcpListener">TcpListener</h3>

<p>构造函数：</p>

<pre class="brush: cpp">TcpListener(System.Net.IPAddress localaddr, int port)</pre>

<p><code>localaddr</code> 是监听地址,  <code>port</code> 是监听端口.</p>

<div class="note">
<p><em>如果字符串创建 <code>IPAddress</code> 对象，请使用 Parse静态方法。</em></p>
</div>

<p><span style="line-height: 1.572;">方法</span><span style="line-height: 1.572;">:</span></p>

<ul>
 <li><code><span style="line-height: 1.572;">Start()</span></code></li>
 <li><span style="line-height: 1.572;"><code>System.Net.Sockets.<a href="http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.net.sockets.tcpclient.aspx" title="http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.net.sockets.tcpclient.aspx">TcpClient</a> AcceptTcpClient()</code><br>
  等一个Tcp 连接， 并接受一个返回的TcpClient对象。</span></li>
</ul>

<p><span style="line-height: 1.572;">下面是基于服务端的实现：</span></p>

<pre class="brush: cpp">​using System.Net.Sockets;
using System.Net;
using System;

class Server {
    public static void Main() {
        TcpListener server = new TcpListener(IPAddress.Parse("127.0.0.1"), 80);

        server.Start();
        Console.WriteLine("Server has started on 127.0.0.1:80.{0}Waiting for a connection...", Environment.NewLine);

        TcpClient client = server.AcceptTcpClient();

        Console.WriteLine("A client connected.");
    }
}
</pre>

<h3 id="TcpClient"><span style="line-height: 1.572;">TcpClient</span></h3>

<p>方法:</p>

<ul>
 <li><code>System.Net.Sockets.<a href="http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.net.sockets.networkstream.aspx" title="http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.net.sockets.networkstream.aspx">NetworkStream</a> GetStream()</code><br>
  获取一个通信通道的流，通道两边都具有读写能力。</li>
</ul>

<p>属性:</p>

<ul>
 <li><code>int Available</code><br>
  这个属性表示已经发送了多少个字节的数据。它的值为零，直到 <code>NetworkStream.DataAvailable</code> 为true。</li>
</ul>

<h3 id="NetworkStream">NetworkStream</h3>

<p>方法:</p>

<ul>
 <li><code>Write(Byte[] buffer, int offset, int size)</code><br>
  根据buffer数组写入字节流，offset与size参数决定了消息的长度。</li>
 <li><code><span class="brush: cpp" style="line-height: 1.572;">Read(Byte[] buffer, int offset, int size)</span></code><br>
  将字节流读取到 <code>buffer</code> 中。 <code>offset</code> 和 <code>size</code> 参数决定了消息的长度。</li>
</ul>

<p>让我们扩充一下我们的示例.</p>

<pre class="brush: cpp">TcpClient client = server.AcceptTcpClient();

Console.WriteLine("A client connected.");

NetworkStream stream = client.GetStream();

//enter to an infinite cycle to be able to handle every change in stream
while (true) {
    while (!stream.DataAvailable);

    Byte[] bytes = new Byte[client.Available];

    stream.Read(bytes, 0, bytes.Length);
}</pre>

<h2 id="握手">握手</h2>

<p>当一个客户端连接到服务器时，它会发送一个GET请求将现在一个简单的HTTP请求升级为一个WebSocket请求。这被称为握手。</p>

<p>下面是一段检测从客户端发来的GET请求的代码。需要注意的是，下面的程序在没有收到消息开头的3个有效字节前将处于阻塞状态。在生产环境下，应该考虑使用可用于替代的解决方案。</p>

<pre class="brush: cpp">using System.Text;
using System.Text.RegularExpressions;

while(client.Available &lt; 3)
{
   // wait for enough bytes to be available
}

Byte[] bytes = new Byte[client.Available];

stream.Read(bytes, 0, bytes.Length);

//translate bytes of request to string
String data = Encoding.UTF8.GetString(bytes);

if (Regex.IsMatch(data, "^GET")) {

} else {

}</pre>

<p>回应的消息很容易构造，但是可能会有一点难以理解。完整的关于服务器握手的解释可以在 <a href="RFC 6455, section 4.2.2">RFC 6455, section 4.2.2</a> 找到。从我们的目的出发，我们将构造一个简单的回应消息。</p>

<p>你必须：</p>

<ol>
 <li>获取请求头中"Sec-WebSocket-Key"字段的值，这个字段值不能有任何的前导和后继空格字符</li>
 <li>将它与"258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"(一个 RFC 6455 中规定的特殊的 GUID )拼接起来</li>
 <li>计算新的值的 SHA-1 和 Base64 哈希值</li>
 <li>将哈希值写回到一个HTTP响应头，作为"Sec-WebSocket-Accept"字段的值</li>
</ol>

<pre class="brush: cpp"><em>
</em>if (new System.Text.RegularExpressions.Regex("^GET").IsMatch(data))
{
    const string eol = "\r\n"; // HTTP/1.1 defines the sequence CR LF as the end-of-line marker

    Byte[] response = Encoding.UTF8.GetBytes("HTTP/1.1 101 Switching Protocols" + eol
        + "Connection: Upgrade" + eol
        + "Upgrade: websocket" + eol
        + "Sec-WebSocket-Accept: " + Convert.ToBase64String(
            System.Security.Cryptography.SHA1.Create().ComputeHash(
                Encoding.UTF8.GetBytes(
                    new System.Text.RegularExpressions.Regex("Sec-WebSocket-Key: (.*)").Match(data).Groups[1].Value.Trim() + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"
                )
            )
        ) + eol
        + eol);

    stream.Write(response, 0, response.Length);
}
</pre>

<h2 id="解密消息">解密消息</h2>

<p>在一次成功的握手之后，客户端将向服务器发送加密后的消息</p>

<p>如果我们发送了 "MDN"，那么我们会得到下面这些字节：</p>

<table>
 <tbody>
  <tr>
   <td>129</td>
   <td>131</td>
   <td>61</td>
   <td>84</td>
   <td>35</td>
   <td>6</td>
   <td>112</td>
   <td>16</td>
   <td>109</td>
  </tr>
 </tbody>
</table>

<p>让我们看看这些字节意味着什么。</p>

<p>第一个字节，当前值是129，是按位组成的，分解如下：</p>

<table>
 <thead>
  <tr>
   <th scope="col">FIN (Bit 0)</th>
   <th scope="col">RSV1 (Bit 1)</th>
   <th scope="col">RSV2 (Bit 2)</th>
   <th scope="col">RSV3 (Bit 3)</th>
   <th scope="col">Opcode (Bit 4:7)</th>
  </tr>
 </thead>
 <tbody>
  <tr>
   <td>1</td>
   <td>0</td>
   <td>0</td>
   <td>0</td>
   <td>0x1=0001</td>
  </tr>
 </tbody>
</table>

<ul>
 <li>FIN 位：这个位表明是否整个消息都已经从客户端被发送出去。消息可能以多个帧的形式发送，但现在我们将情景考虑得简单一些。</li>
 <li>RSV1, RSV2, RSV3：除非规定的扩展协议支持将它们赋为非0值，否则这些位必须为0。</li>
 <li><span style="line-height: 1.572;">Opcode：</span><span style="line-height: 1.572;">这些位描述了接收的消息的类型。Opcode 0x1 意味着这是一条文本消息。</span><a href="http://tools.ietf.org/html/rfc6455#section-5.2" style="line-height: 1.572;" title="http://tools.ietf.org/html/rfc6455#section-5.2">Opcodes值的完整罗列</a></li>
</ul>

<p>第二个字节，当前值是131，是另一个按位组成的部分，分解如下：</p>

<table>
 <thead>
  <tr>
   <th scope="col">MASK (Bit 0)</th>
   <th scope="col">Payload Length (Bit 1:7)</th>
  </tr>
 </thead>
 <tbody>
  <tr>
   <td>1</td>
   <td>0x83=0000011</td>
  </tr>
 </tbody>
</table>

<ul>
 <li>MASK 位：定义了是否"Payload data"进行了掩码计算。如果值设置为1，那么在Masking-Key字段中会有一个掩码密钥，并且它可以用来进行"Payload data"的去掩码计算。所有从客户端发到服务器的消息中此位都会被置1。</li>
 <li>Payload Length：如果这个值在0与125之间，那么这个值就是消息的长度。如果这个值是126，那么接下来的2个字节（16位无符号整数）是消息长度。如果这个值是127，那么接下来的8个字节（64位无符号整数）是消息长度。</li>
</ul>

<div class="note">
<p>因为在客户端到服务器的消息中第一位总是1，所以你可以将这个字节减去128去除 MASK 位。</p>
</div>

<p>需要注意的是MASK位在我们的消息中被置为1。这意味着接下来的4个字节(61, 84, 35, 6) 是用于解码消息的掩码字节。这些字节在每个消息中都不是固定不变的。</p>

<p>剩下的字节是加密后的消息载荷。</p>

<h3 id="解密算法">解密算法</h3>

<p><em>D<sub>i</sub></em> = <em>E<sub>i</sub></em> XOR <em>M</em><sub>(<em>i</em> mod 4)</sub></p>

<p>D 是解密后的消息数组， <em>E</em> 是被加密的消息数组，<em> M</em> 是掩码字节数组， <em>i</em> 是需要解密的消息字节的序号。</p>

<p>C# 示例：</p>

<pre class="brush: cpp">Byte[] decoded = new Byte[3];
Byte[] encoded = new Byte[3] {112, 16, 109};
Byte[] mask = new Byte[4] {61, 84, 35, 6};

for (int i = 0; i &lt; encoded.Length; i++) {
    decoded[i] = (Byte)(encoded[i] ^ mask[i % 4]);
}</pre>

<h2 id="有关文档">有关文档</h2>

<ul>
 <li><a href="/en-US/docs/WebSockets/Writing_WebSocket_servers">编写 WebSocket 服务器</a></li>
</ul>

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