Einen WebSocket-Server in Java schreiben

Erste Schritte

WebSockets kommunizieren ber eine TCP (Transmission Control Protocol)-Verbindung. Die ServerSocket-Klasse von Java befindet sich im java.net-Paket.

ServerSocket

Der ServerSocket-Konstruktor akzeptiert einen einzelnen Parameter port vom Typ int.

Wenn Sie die ServerSocket-Klasse instanziieren, wird sie an die Portnummer gebunden, die Sie durch das port-Argument angegeben haben.

Hier ist eine Implementierung, aufgeteilt in Teile:

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Base64;
import java.util.Scanner;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class WebSocket {
  public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchAlgorithmException {
    ServerSocket server = new ServerSocket(80);
    try {
      System.out.println("Server has started on 127.0.0.1:80.\r\nWaiting for a connection");
      Socket client = server.accept();
      System.out.println("A client connected.");

Socket-Methoden

java.net.Socket.getInputStream()

Gibt einen Eingabestrom fr diesen Socket zurck.

java.net.Socket.getOutputStream()

Gibt einen Ausgabestrom fr diesen Socket zurck.

OutputStream-Methoden

write(byte[] b, int off, int len)

Schreibt len Bytes aus dem angegebenen Bytearray, beginnend bei Offset off, in diesen Ausgabestrom.

InputStream-Methoden

read(byte[] b, int off, int len)

Liest bis zu len Bytes Daten aus dem Eingabestrom in ein Bytearray.

Lassen Sie uns unser Beispiel erweitern.

InputStream in = client.getInputStream();
OutputStream out = client.getOutputStream();
Scanner s = new Scanner(in, "UTF-8");

Handshaking

Wenn ein Client eine Verbindung zu einem Server herstellt, sendet er eine GET-Anfrage, um die Verbindung von einer einfachen HTTP-Anfrage auf einen WebSocket aufzursten. Dies wird als Handshaking bezeichnet.

try {
  String data = s.useDelimiter("\\r\\n\\r\\n").next();
  Matcher get = Pattern.compile("^GET").matcher(data);

Das Erstellen der Antwort ist einfacher, als zu verstehen, warum Sie es auf diese Weise tun mssen.

Sie mssen:

1. Den Wert des Sec-WebSocket-Key-Request-Headers ohne fhrende und nachfolgende Leerzeichen erhalten
2. Ihn mit "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" verknpfen
3. SHA-1 und Base64 davon berechnen
4. Ihn als Wert des Sec-WebSocket-Accept-Response-Headers als Teil einer HTTP-Antwort zurckschreiben.

if (get.find()) {
  Matcher match = Pattern.compile("Sec-WebSocket-Key: (.*)").matcher(data);
  match.find();
  byte[] response = ("HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n"
    + "Connection: Upgrade\r\n"
    + "Upgrade: websocket\r\n"
    + "Sec-WebSocket-Accept: "
    + Base64.getEncoder().encodeToString(MessageDigest.getInstance("SHA-1").digest((match.group(1) + "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11").getBytes("UTF-8")))
    + "\r\n\r\n").getBytes("UTF-8");
  out.write(response, 0, response.length);

Nachrichten dekodieren

Nach einem erfolgreichen Handshake kann der Client Nachrichten an den Server senden, aber jetzt sind diese kodiert.

Wenn wir "abcdef" senden, erhalten wir diese Bytes:

129 134 167 225 225 210 198 131 130 182 194 135

• 129:

  FIN (Ist dies die gesamte Nachricht?)	RSV1	RSV2	RSV3	Opcode
  1	0	0	0	0x1=0001

  FIN: Sie knnen Ihre Nachricht in Frames senden, aber jetzt halten Sie es einfach. Opcode 0x1 bedeutet, dass dies ein Text ist. Vollstndige Liste der Opcodes

• 134:

  Wenn das zweite Byte minus 128 zwischen 0 und 125 liegt, ist dies die Lnge der Nachricht. Wenn es 126 ist, sind die folgenden 2 Bytes (16-Bit-Unsigned-Integer), wenn 127, die folgenden 8 Bytes (64-Bit-Unsigned-Integer, das hchstwertige Bit MUSS 0 sein) die Lnge.

  Hinweis: Es kann 128 annehmen, da das erste Bit immer 1 ist.

• 167, 225, 225 und 210 sind die Bytes des Schlssels zum Dekodieren. Sie ndern sich jedes Mal.

• Die verbleibenden kodierten Bytes sind die Nachricht.

Dekodierungsalgorithmus

Dekodiertes Byte = Kodiertes Byte XOR (Position des kodierten Bytes BITWEISE UND 0x3)tes Byte des Schlssels

Beispiel in Java:

          byte[] decoded = new byte[6];
          byte[] encoded = new byte[] { (byte) 198, (byte) 131, (byte) 130, (byte) 182, (byte) 194, (byte) 135 };
          byte[] key = new byte[] { (byte) 167, (byte) 225, (byte) 225, (byte) 210 };
          for (int i = 0; i < encoded.length; i++) {
            decoded[i] = (byte) (encoded[i] ^ key[i & 0x3]);
          }
        }
      } finally {
        s.close();
      }
    } finally {
      server.close();
    }
  }
}

Verwandt

• WebSocket-Server schreiben