iOS Client 与WebSocket 通信

longpan

　　iOS Client 与WebSocket 通信
　　这一篇我们先了解一下基本知识，这样对我们后面的学习更加有帮助  。
　　Socket，WebSocket，Http，Tcp等这些我们已经听的耳朵有茧了，但是用得时候还是复习一下吧。
　　大学学习网络基础的时候老师讲过，网络由下往上分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。通过初步的了解，我知道IP协议对应于网络层，TCP协议对应于传输层，而HTTP协议对应于应用层，三者从本质上来说没有可比性，socket则是对TCP/IP协议的封装和应用（程序员层面上）。也可以说，TPC/IP协议是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输，而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。关于TCP/IP和HTTP协议的关系，网络有一段比较容易理解的介绍：
　　“我们在传输数据时，可以只使用（传输层）TCP/IP协议，但是那样的话，如果没有应用层，便无法识别数据内容，如果想要使传输的数据有意义，则必须使用到应用层协议，应用层协议有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议，以封装HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。”
　　而我们平时说的最多的socket是什么呢，实际上socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。实际上，Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。所以说，Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write等等。网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理解：
　　“TCP/IP只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口，比如win32编程接口一样，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口。”
　　关于TCP/IP协议的相关只是，用博大精深来讲我想也不为过，单单查一下网上关于此类只是的资料和书籍文献的数量就知道，这个我打算会买一些经典的书籍（比如《TCP/IP详解：卷一、卷二、卷三》）进行学习，今天就先总结一些基于基于TCP/IP协议的应用和编程接口的知识，也就是刚才说了很多的HTTP和Socket。
　　CSDN上有个比较形象的描述：
　　HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；
　　Socket是发动机，提供了网络通信的能力。
　　实际上，传输层的TCP是基于网络层的IP协议的，而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的，而Socket本身不算是协议，就像上面所说，它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。
　　下面是一些经常在笔试或者面试中碰到的重要的概念，特在此做摘抄和总结。
　　一什么是TCP连接的三次握手
　　第一次握手：客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。
  握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开TCP连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是服务器和客户端交互，最终确定断开）
　　二利用Socket建立网络连接的步骤
　　建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket。
　　套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。
　　1、服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。
　　2、客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。
　　3、连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。
　　三HTTP链接的特点
　　HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol )，是Web联网的基础，也是手机联网常用的协议之一，HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。
　　HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。
　　四、TCP和UDP的区别（考得最多。。快被考烂了我觉得）
　　1、TCP是面向链接的，虽然说网络的不安全不稳定特性决定了多少次握手都不能保证连接的可靠性，但TCP的三次握手在最低限度上（实际上也很大程度上保证了）保证了连接的可靠性；而UDP不是面向连接的，UDP传送数据前并不与对方建立连接，对接收到的数据也不发送确认信号，发送端不知道数据是否会正确接收，当然也不用重发，所以说UDP是无连接的、不可靠的一种数据传输协议。
　　2、也正由于1所说的特点，使得UDP的开销更小数据传输速率更高，因为不必进行收发数据的确认，所以UDP的实时性更好。
　　知道了TCP和UDP的区别，就不难理解为何采用TCP传输协议的MSN比采用UDP的QQ传输文件慢了，但并不能说QQ的通信是不安全的，因为程序员可以手动对UDP的数据收发进行验证，比如发送方对每个数据包进行编号然后由接收方进行验证啊什么的，即使是这样，UDP因为在底层协议的封装上没有采用类似TCP的“三次握手”而实现了TCP所无法达到的传输效率。
　　简单总结：
　　HTTP协议：简单对象访问协议，对应于应用层  ，HTTP协议是基于TCP连接的。
　　TCP协议：  对应于传输层。
　　IP协议：     对应于网络层。
　　
TCP/IP是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输；而HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据。
　　Socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。
　　
　　HTTP连接：HTTP连接就是所谓的短连接，即客户端向服务器端发送一次请求，服务器端响应后连接即会断掉；
　　Socket连接：Socket连接就是所谓的长连接，理论上客户端和服务器端一旦建立起连接将不会主动断掉；但是由于各种环境因素可能会是连接断开，比如说：服务器端或客户端主机down了，网络故障，或者两者之间长时间没有数据传输，网络防火墙可能会断开该连接以释放网络资源。所以当一个Socket连接中没有数据的传输，那么为了维持连接需要发送心跳消息~~具体心跳消息格式是开发者自己定义的。
　　WebSocket
　　WebSocket是HTML5开始提供的一种浏览器与服务器间进行全双工通讯的网络技术。 WebSocket通信协定于2011年被IETF定为标准 RFC 6455，WebSocketAPI被W3C定为标准。
　　在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要要做一个握手的动作，然后，浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。
　　现在，很多网站为了实现推送技术，所用的技术都是轮询。轮询是在特定的的时间间隔（如每1秒），由浏览器对服务器发出HTTP request，然后由服务器返回最新的数据给客户端的浏览器。这种传统的模式带来很明显的缺点，即浏览器需要不断的向服务器发出请求，然而HTTP request的header是非常长的，里面包含的数据可能只是一个很小的值，这样会占用很多的带宽和服务器资源。
　　而比较新的技术去做轮询的效果是Comet，使用了AJAX。但这种技术虽然可达到双向通信，但依然需要发出请求，而且在Comet中，普遍采用了长链接，这也会大量消耗服务器带宽和资源。
　　面对这种状况，HTML5定义了WebSocket协议，能更好的节省服务器资源和带宽并达到实时通讯。
　　握手协议
　　在实现Websocket连线过程中，需要透过浏览器发出Websocket连线请求，然后服务器发出回应，这个过程通常称为“握手” (handshaking)。
PS:后期的版本大多属于功能上的扩充，例如使用第7版的握手协议同样也适用于第8版的握手协议。
　　浏览器请求
　　GET / HTTP/1.1
　　Upgrade: websocket
　　Connection: Upgrade
　　Host: example.com
　　Origin: null
　　Sec-WebSocket-Key: sN9cRrP/n9NdMgdcy2VJFQ==
　　Sec-WebSocket-Version: 13
　　服务器回应
　　HTTP/1.1 101 Switching Protocols
　　Upgrade: websocket
　　Connection: Upgrade
　　Sec-WebSocket-Accept: fFBooB7FAkLlXgRSz0BT3v4hq5s=
　　Sec-WebSocket-Origin: null
　　Sec-WebSocket-Location: ws://example.com/
　　原理
　　在请求中的“Sec-WebSocket-Key”是随机的，服务器端会用这些数据来构造出一个SHA-1的信息摘要。
　　把“Sec-WebSocket-Key”加上一个魔幻字符串“258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”。使用 SHA-1 加密，之后进行 BASE-64编码，将结果做为“Sec-WebSocket-Accept”头的值，返回给客户端。
　　客户端的Websocket对象一共绑定了四个事件：
　　1、onopen：连接建立时触发；
　　2、onmessage：收到服务端消息时触发；
　　3、onerror：连接出错时触发；
　　4、onclose：连接关闭时触发；
　　有了这4个事件，我们就可以很容易很轻松的驾驭websocket，并且需要说明的是websocket支持二进制数据的传输，因此，它远不止聊天室应用这么简单。
　　WebSocket API是下一代客户端-服务器的异步通信方法。该通信取代了使用ws或wss协议的单个的TCP套接字，可用于任意的客户端和服务器程序
　　WebSocket API最伟大之处在于在任意时刻服务器和客户端可以相互推送信息。WebSocket并不限于以Ajax(或XHR)方式通信，Ajax技术需要客户端发起请求，而WebSocket服务器和客户端可以彼此相互推送信息；XHR受到域的限制，而WebSocket是允许跨域通信。
　　在服务器方面，网上都有不同对websocket支持的服务器：
　　php - http://code.google.com/p/phpwebsocket/
　　jetty - http://jetty.codehaus.org/jetty/ (版本7开始支持websocket)
　　netty - http://www.jboss.org/netty
　　ruby - http://github.com/gimite/web-socket-ruby
　　Kaazing - http://www.kaazing.org/confluence/display/KAAZING/Home
　　Tomcat - http://tomcat.apache.org/ (7.0.26支持websocket)
　　node.js - https://github.com/Worlize/WebSocket-Node
　　上一篇我们了解下有关网络通信的一些基础知识，这篇我们就具体实践下。
　　实践之前我们先搭建一下本次demo的环境。
　　1.首先去node js 官网安装node js环境
　　安装完成如下：

　　安装完成 打开终端 输入 ： node  -v
　　log输出：v0.10.13.
　　这就证明你的node环境好了。
　　2..在socket io 官网下载下载socket io的例子，直接copy保存为js文件就好，取名为app.js。

　　3. 把你新建的app.js copy到 刚才node js 安装的目录下
　　/usr/local/lib目录下，注意这个目录是系统隐藏的目录
　　4.打开终端cd 到这个目录下 输入：node  app.js
　　看看会不会报错。正常情况下是
　　输出：  info  -  socket. io  started
　　如果报错那就可能还缺少2个插件，express 和 ejs

　　分别输入 ：sudo npm install express
　　sudo npm install ejs

　　然后再次运行node  app.js
　　就看见输出：  info  -  socket. io  started

　　下面这边websocket的环境已经ok了。
　　然后就看ios这边的了。 在github 下载我的demo app 然后直接运行就好了，可以看见下面的效果了。
　　具体代码重点是初始化一个socketio的对象，然后实现他的delegate：



[html] view plain copy

• socketIO = [[SocketIO alloc] initWithDelegate:self];  
  
• //socketIO.useSecure = YES;  
  
• [socketIO connectToHost:@"localhost" onPort:8127];
  

　　然后在发送就条用这个方法：



[html] view plain copy

• -(void)sendMessageToWebSocket:(NSString *)str
  
• {
  
•     SocketIOCallback cb = ^(id argsData) {  
  
•         NSDictionary *response = argsData;  
  
•         // do something with response
  
•         NSLog(@"ack arrived: %@", response);
  
•     };
  
•     [socketIO sendMessage:str withAcknowledge:cb];
  
• }
  

　　

　　客户端接受到消息



[html] view plain copy

• - (void) socketIO:(SocketIO *)socket didReceiveEvent:(SocketIOPacket *)packet
  
• {
  
•     NSLog(@"didReceiveEvent()");
  
•     NSString *receiveData=packet.data;  
  
•     NSData *utf8Data = [receiveData dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];  
  
•     NSDictionary *dictemp=(NSDictionary *)[SocketIOJSONSerialization objectFromJSONData:utf8Data error:nil];  
  
•     NSDictionary *aadic=(NSDictionary *)[[dictemp objectForKey:@"args"] objectAtIndex:0];  
  
•     NSString * temp = [aadic objectForKey:@"text"];  
  
• 
  
•     NSLog(@"temp==%@",temp);  
  
•     if (![temp isEqualToString:@"connectok"]) {
  
•         [self.messages addObject:temp];
  
• 
  
•         if((self.messages.count - 1) % 2)
  
•             [MessageSoundEffect playMessageSentSound];
  
•         else
  
•             [MessageSoundEffect playMessageReceivedSound];
  
• 
  
•         [self finishSend];
  
•     }
  
• 
  
• }
  

　　

　　Demo下载地址