Websocket Echo Server Demo

背景

嵌入式设备的应用开发大都依靠C语言来完成，我去研究如何用c语言实现websocket服务器也是为了在嵌入式设备中实现一个ip camera的功能，用户通过网页访问到嵌入式设备的摄像头以及音频，在学习的过程中先实现echo server是最基本的。

主要参考资源

具体实现

整个websocket从握手到数据传输帧头的格式不在这里展开，具体参考编写 WebSocket 服务器——MDN，在这里只介绍一下websocket echo server的实现。

头文件及宏定义

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

/*在握手时需要进行sha1编码和base64编码，

在这里用openssl的库来实现*/

#include <openssl/sha.h>

#include <openssl/pem.h>

#include <openssl/bio.h>

#include <openssl/evp.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

#define RESPONSE_HEADER_LEN_MAX 1024

#define GUID "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"

数据帧头

/*-----------为了便于理解，在这里吧数据帧格式粘出来-------------------

0                   1                   2                   3

 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

+-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+

|F|R|R|R| opcode|M| Payload len |    Extended payload length    |

|I|S|S|S|  (4)  |A|     (7)     |             (16/64)           |

|N|V|V|V|       |S|             |   (if payload len==126/127)   |

| |1|2|3|       |K|             |                               |

+-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +

|     Extended payload length continued, if payload len == 127  |

+ - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+

|                               |Masking-key, if MASK set to 1  |

+-------------------------------+-------------------------------+

| Masking-key (continued)       |          Payload Data         |

+-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +

:                     Payload Data continued ...                :

+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +

|                     Payload Data continued ...                |

+---------------------------------------------------------------+

--------------------------------------------------------------------*/

typedef struct _frame_head {

    char fin;

    char opcode;

    char mask;

    unsigned long long payload_length;

    char masking_key[4];

} frame_head;

封装套接字函数
为了使套接字使用看起来简洁一些，封装一个被动套接字函数，只需要传入监听端口和监听队列个数就可以返回套接字描述符，调用者可以直接用这个描述符accept去接收客户端连接。

int passive_server(int port,int queue)

{

    ///定义sockfd

    int server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);

    ///定义sockaddr_in

    struct sockaddr_in server_sockaddr;

    server_sockaddr.sin_family = AF_INET;

    server_sockaddr.sin_port = htons(port);

    server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    ///bind，成功返回0，出错返回-1

    if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr))==-1)

    {

        perror("bind");

        exit(1);

    }

    ///listen，成功返回0，出错返回-1

    if(listen(server_sockfd,queue) == -1)

    {

        perror("listen");

        exit(1);

    }

    printf("监听%d端口\n",port);

    return server_sockfd;

}

Base64编码函数
握手函数会用到

int base64_encode(char *in_str, int in_len, char *out_str)

{

    BIO *b64, *bio;

    BUF_MEM *bptr = NULL;

    size_t size = 0;

    if (in_str == NULL || out_str == NULL)

        return -1;

    b64 = BIO_new(BIO_f_base64());

    bio = BIO_new(BIO_s_mem());

    bio = BIO_push(b64, bio);

    BIO_write(bio, in_str, in_len);

    BIO_flush(bio);

    BIO_get_mem_ptr(bio, &bptr);

    memcpy(out_str, bptr->data, bptr->length);

    out_str[bptr->length-1] = '\0';

    size = bptr->length;

    BIO_free_all(bio);

    return size;

}

逐行读取函数
握手函数循环调用，每次获得一行字符串，返回下一行开始位置

/**

 * @brief _readline

 * read a line string from all buffer

 * @param allbuf

 * @param level

 * @param linebuf

 * @return

 */

int _readline(char* allbuf,int level,char* linebuf)

{

    int len = strlen(allbuf);

    for (;level<len;++level)

    {

        if(allbuf[level]=='\r' && allbuf[level+1]=='\n')

            return level+2;

        else

            *(linebuf++) = allbuf[level];

    }

    return -1;

}

握手函数
负责处理新客户端的连接，接收客户端http格式的请求，从中获得Sec-WebSocket-Key对应的值，与魔法字符串 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11 进行连接后进行sha1 hash，再将结果（sha1的直接结果，不是转化为字符串后的结果）进行Base64编码。最后构造响应头部，发送响应，与客户端建立websocket连接。

int shakehands(int cli_fd)

{

    //next line's point num

    int level = 0;

    //all request data

    char buffer[BUFFER_SIZE];

    //a line data

    char linebuf[256];

    //Sec-WebSocket-Accept

    char sec_accept[32];

    //sha1 data

    unsigned char sha1_data[SHA_DIGEST_LENGTH+1]={0};

    //reponse head buffer

    char head[BUFFER_SIZE] = {0};

    if (read(cli_fd,buffer,sizeof(buffer))<=0)

        perror("read");

    printf("request\n");

    printf("%s\n",buffer);

    do {

        memset(linebuf,0,sizeof(linebuf));

        level = _readline(buffer,level,linebuf);

        //printf("line:%s\n",linebuf);

        if (strstr(linebuf,"Sec-WebSocket-Key")!=NULL)

        {

            strcat(linebuf,GUID);

//            printf("key:%s\nlen=%d\n",linebuf+19,strlen(linebuf+19));

            SHA1((unsigned char*)&linebuf+19,strlen(linebuf+19),(unsigned char*)&sha1_data);

//            printf("sha1:%s\n",sha1_data);

            base64_encode(sha1_data,strlen(sha1_data),sec_accept);

//            printf("base64:%s\n",sec_accept);

            /* write the response */

            sprintf(head, "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n" \

                          "Upgrade: websocket\r\n" \

                          "Connection: Upgrade\r\n" \

                          "Sec-WebSocket-Accept: %s\r\n" \

                          "\r\n",sec_accept);

            printf("response\n");

            printf("%s",head);

            if (write(cli_fd,head,strlen(head))<0)

                perror("write");

            break;

        }

    }while((buffer[level]!='\r' || buffer[level+1]!='\n') && level!=-1);

    return 0;

}

字符串反转函数
用于解决大端小端问题

void inverted_string(char *str,int len)

{

    int i; char temp;

    for (i=0;i<len/2;++i)

    {

        temp = *(str+i);

        *(str+i) = *(str+len-i-1);

        *(str+len-i-1) = temp;

    }

}

接收及存储数据帧头
调用者传一个数据帧头结构体指针用于获取解析后的帧头
解析过程依照MDN中说的结构解析就好。

int recv_frame_head(int fd,frame_head* head)

{

    char one_char;

    /*read fin and op code*/

    if (read(fd,&one_char,1)<=0)

    {

        perror("read fin");

        return -1;

    }

    head->fin = (one_char & 0x80) == 0x80;

    head->opcode = one_char & 0x0F;

    if (read(fd,&one_char,1)<=0)

    {

        perror("read mask");

        return -1;

    }

    head->mask = (one_char & 0x80) == 0X80;

    /*get payload length*/

    head->payload_length = one_char & 0x7F;

    if (head->payload_length == 126)

    {

        char extern_len[2];

        if (read(fd,extern_len,2)<=0)

        {

            perror("read extern_len");

            return -1;

        }

        head->payload_length = (extern_len[0]&0xFF) << 8 | (extern_len[1]&0xFF);

    }

    else if (head->payload_length == 127)

    {

        char extern_len[8];

        if (read(fd,extern_len,8)<=0)

        {

            perror("read extern_len");

            return -1;

        }

        inverted_string(extern_len,8);

        memcpy(&(head->payload_length),extern_len,8);

    }

    /*read masking-key*/

    if (read(fd,head->masking_key,4)<=0)

    {

        perror("read masking-key");

        return -1;

    }

    return 0;

}

去掩码函数
从客户端发来的数据是经过异或加密的，我们在解析帧头的时候获取到了掩码，我们通过掩码可以解码出原数据。

/**

 * @brief umask

 * xor decode

 * @param data 传过来时为密文，解码后的明文同样存储在这里

 * @param len data的长度

 * @param mask 掩码

 */

void umask(char *data,int len,char *mask)

{

    int i;

    for (i=0;i<len;++i)

        *(data+i) ^= *(mask+(i%4));

}

发送数据帧头

int send_frame_head(int fd,frame_head* head)

{

    char *response_head;

    int head_length = 0;

    if(head->payload_length<126)

    {

        response_head = (char*)malloc(2);

        response_head[0] = 0x81;

        response_head[1] = head->payload_length;

        head_length = 2;

    }

    else if (head->payload_length<0xFFFF)

    {

        response_head = (char*)malloc(4);

        response_head[0] = 0x81;

        response_head[1] = 126;

        response_head[2] = (head->payload_length >> 8 & 0xFF);

        response_head[3] = (head->payload_length & 0xFF);

        head_length = 4;

    }

    else

    {

        response_head = (char*)malloc(12);

        response_head[0] = 0x81;

        response_head[1] = 127;

        memcpy(response_head+2,head->payload_length,sizeof(unsigned long long));

        inverted_string(response_head+2,sizeof(unsigned long long));

        head_length = 12;

    }

    if(write(fd,response_head,head_length)<=0)

    {

        perror("write head");

        return -1;

    }

    free(response_head);

    return 0;

}

主函数
接收一个连接并循环回射。

int main()

{

    int ser_fd = passive_server(4444,20);

    struct sockaddr_in client_addr;

    socklen_t addr_length = sizeof(client_addr);

    int conn = accept(ser_fd,(struct sockaddr*)&client_addr, &addr_length);

    shakehands(conn);

    while (1)

    {

        frame_head head;

        int rul = recv_frame_head(conn,&head);

        if (rul < 0)

            break;

//        printf("fin=%d\nopcode=0x%X\nmask=%d\npayload_len=%llu\n",head.fin,head.opcode,head.mask,head.payload_length);

        //echo head

        send_frame_head(conn,&head);

        //read payload data

        char payload_data[1024] = {0};

        int size = 0;

        do {

            int rul;

            rul = read(conn,payload_data,1024);

            if (rul<=0)

                break;

            size+=rul;

            umask(payload_data,size,head.masking_key);

            printf("recive:%s",payload_data);

            //echo data

            if (write(conn,payload_data,rul)<=0)

                break;

        }while(size<head.payload_length);

        printf("\n-----------\n");

    }

    close(conn);

    close(ser_fd);

}

客户端测试用例：
将以下代码保存为websocket_client.html，用Chrome浏览器打开测试。
代码中console.log是在浏览器中按F12在控制台中查看输出

<button onclick="svc_connectPlatform()"> connect</button>

<button onclick="svc_send('hello web')"> send</button>

<script>

    function svc_connectPlatform() {

        //alert("");

        var wsServer = 'ws://192.168.25.157:4444/';

        try {

            svc_websocket = new WebSocket(wsServer);

        } catch (evt) {

            console.log("new WebSocket error:" + evt.data);

            svc_websocket = null;

            if (typeof(connCb) != "undefined" && connCb != null)

                connCb("-1", "connect error!");

            return;

        }

        //alert("");

        svc_websocket.onopen = svc_onOpen;

        svc_websocket.onclose = svc_onClose;

        svc_websocket.onmessage = svc_onMessage;

        svc_websocket.onerror = svc_onError;

    }

    function svc_onOpen(evt) {

        console.log("Connected to WebSocket server.");

    }

    function svc_onClose(evt) {

        console.log("Disconnected");

    }

    function svc_onMessage(evt) {

        console.log('Retrieved data from server: ' + evt.data);

    }

    function svc_onError(evt) {

        console.log('Error occured: ' + evt.data);

    }

    function svc_send(msg) {

        if (svc_websocket.readyState == WebSocket.OPEN) {

            svc_websocket.send(msg);

        } else {

            console.log("send failed. websocket not open. please check.");

        }

    }

</script>

开源代码：https://github.com/lhc3538/my-websocket-server

用C语言实现websocket服务器的更多相关文章

根据Unix哲学来编写你的HTML5 Websocket服务器来实现全双工通信
websocketd代表WebSocket的守护进程 websocketd处理的是浏览器和服务器之间的WebSocket连接,它会启动你所指定的服务器端应用来对WebSockets进行处理,然后在浏览 ...
实现一个websocket服务器-理论篇
本文是Writing WebSocket servers的中文文档,翻译自MDNWriting WebSocket servers.篇幅略长,个人能力有限难免有所错误,抛砖引玉共同进步. websoc ...
如何实现websocket服务器-理论篇
WebSocket 服务器简单来说就是一个遵循特殊协议监听服务器任意端口的tcp应用.搭建一个定制服务器的任务通常会让让人们感到害怕.然而基于实现一个简单的Websocket服务器没有那么麻烦. 一个 ...
HTTPS请求HTTP接口被浏览器阻塞，python实现websocket客户端，websocket服务器，跨域问题，dwebsocket,https,拦截,服务端
HTTPS请求HTTP接口被浏览器阻塞,python实现websocket客户端,websocket服务器,跨域问题,dwebsocket,https,拦截,服务端发表时间:2020-03-05 1 ...
HTML5学习总结-08 WebSocket 服务器推送
一 WebSocket 随着互联网的发展,传统的HTTP协议已经很难满足Web应用日益复杂的需求了.近年来,随着HTML5的诞生,WebSocket协议被提出,它实现了浏览器与服务器的全双工通信,扩展 ...
python实现websocket服务器，可以在web实时显示远程服务器日志
一.开始的话使用python简单的实现websocket服务器,可以在浏览器上实时显示远程服务器的日志信息. 之前做了一个web版的发布系统,但没实现在线看日志,每次发布版本后,都需要登录到服务器上 ...
node实现一个WEBSOCKET服务器
早点时候翻译了篇实现一个websocket服务器-理论篇,简单介绍了下理论基础,本来打算放在一起,但是感觉太长了大家可能都看不下去.不过发现如果拆开的话,还是不可避免的要提及理论部分.用到的地方就简要 ...
Erlang cowboy websocket 服务器
Erlang cowboy websocket 服务器原文见于: http://marcelog.github.io/articles/erlang_websocket_server_cowboy_ ...
【Netty】(7）---搭建websocket服务器
[Netty](7)---搭建websocket服务器说明:本篇博客是基于学习某网有关视频教学. 目的:创建一个websocket服务器,获取客户端传来的数据,同时向客户端发送数据一.服务端 1. ...

随机推荐

数据库的ACID 简谈
一.事务定义:所谓事务,它是一个操作序列,这些操作要么都执行,要么都不执行,它是一个不可分割的工作单位. 准备工作:为了说明事务的ACID原理,我们使用银行账户及资金管理的案例进行分析. 二.ACI ...
thinkphp3.2使用PHPQrcode实现二维码
Thinkphp中没有二维码相关的生成库,百度有不少工具和库这里就实例一下通过think3.2搭配phpqrcode来完成生成二维码的功能. 至于phpQrcode库文件百度很容易找到这里也给大家 ...
【C++】使用find函数快速定位元素
当有了STL,你还在用遍历的土方法定位元素吗? 今天就来介绍一下,如何使用algorithm库里的find函数快速定位数组或向量中的元素. 首先当然要包含头文件: #include <algor ...
将文件大小kb转换成M
得到文件的大小的一般是直接到得到的是文件的字节大小,也就是kb,我们有的时候需要做单位换算成B或者M, 下面方法只是换成M,没有到G, 有更好的方法,请随时沟通,以便交流学习,谢谢. public s ...
第一个web项目
1) 创建Java Web Project 2) 创建相应的包 3) 创建类并继承于HttpServlet 4) 重写service()方法 5) ...
PS学习笔记（05）
PS学习笔记(09) [2]马赛克背景找一张图片.然后新建图层,让前景色背景色恢复到默认的状态(黑.白) 在新建图层上填充黑色-->滤镜-->渲染->云彩像素化-->马赛克 ...
C51 中断个人笔记
总架构图 IE寄存器控制各个中断源的屏蔽与允许 TCON寄存器各个中断源的请求标志位&有效信号的规定中断源及其优先级中断号写程序的时候要用 CPU处理中断三原则 1.CPU同时接收到几 ...
ajax导出excel文件并增加等待动画效果
html: <button class="btn btn-default" onclick="logToExcel('{:url('userLogToExcel', ...
* SPOJ PGCD Primes in GCD Table （需要自己推线性筛函数，好题）
题目大意: 给定n,m,求有多少组(a,b) 0<a<=n , 0<b<=m , 使得gcd(a,b)= p , p是一个素数这里本来利用枚举一个个素数,然后利用莫比乌斯反演 ...
【BZOJ4403】序列统计（Lucas定理，组合计数）
题意:给定三个正整数N.L和R, 统计长度在1到N之间,元素大小都在L到R之间的单调不降序列的数量. 输出答案对10^6+3取模的结果. 对于100%的数据,1≤N,L,R≤10^9,1≤T≤100, ...

用C语言实现websocket服务器

Websocket Echo Server Demo

背景

主要参考资源

具体实现

用C语言实现websocket服务器的更多相关文章

随机推荐

热门专题