即时通讯开发之WebSocket与Socket的关系

对于很多初次接触Web端即时通讯技术的人来说，WebSocket是个很新的概念，但无疑它也是当前Web端即时通讯技术中最热门的关键词。随便点开一篇文章，只要说打算开发Web端即时通讯类应用，老司机们无一例外推荐的都是WebSocket。

那么好了，我知道应该用WebSocket，但本着知其然知其所以然的码农习惯，我还是需要了解下面这些问题：

Socket 和 WebSocket 有哪些区别和联系？

WebSocket 和 HTML5 是什么关系？

必须在浏览器中才能使用 WebSocket 吗？

WebSocket 能和 Socket 一样传输 raw 数据么？

WebSocket 和 Socket 相比会多耗费流量么？

但是，目前网上全面介绍这两种协议的中文文章并不多，或者说不够全面。我无法找到一篇文章能解决上面的所有问题。因此，我写了本文，把找到的 Socket 和 WebSocket 的相关资料做一个梳理，以方便理解。

WebSocket 是为了满足基于 Web 的日益增长的实时通信需求而产生的。在传统的 Web 中，要实现实时通信（比如网页的QQ，聊天系统等），通用的方式是采用 HTTP 协议不断发送请求（按照以往的技术能力通常是采用轮询、Comet技术解决）。

HTTP协议是非持久化的，单向的网络协议，在建立连接后只允许浏览器向服务器发出请求后，服务器才能返回相应的数据。当需要即时通讯时，通过轮询在特定的时间间隔（如1秒），由浏览器向服务器发送Request请求，然后将最新的数据返回给浏览器。这样的方法最明显的缺点就是需要不断的发送请求，而且通常HTTP request的Header是非常长的，为了传输一个很小的数据 需要付出巨大的代价，是很不合算的，占用了很多的宽带。这种方式即浪费带宽（HTTP HEAD 是比较大的），又消耗服务器 CPU 占用（没有信息也要接受请求）。

OSI 模型与 TCP/IP

以下是 维基百科 中关于OSI 模型的说明：

开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，ISO/IEC 7498-1），简称为OSI模型（OSI model），一种概念模型，由国际标准化组织（ISO）提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。

而 TCP/IP 协议可以看做是对 OSI 模型的一种简化（以下内容来自 维基百科）：

它将软件通信过程抽象化为四个抽象层，采取协议堆叠的方式，分别实作出不同通信协议。协议套组下的各种协议，依其功能不同，被分别归属到这四个阶层之中7，常被视为是简化的七层OSI模型。

TCP/IP 协议和 OSI 模型的内容，在互联网上有很多。我没有必要再次介绍它们。在这里，我们只需要知道，HTTP、WebSocket

等协议都是处于 OSI 模型的最高层： 应用层 。而 IP 协议工作在网络层（第3层），TCP 协议工作在传输层（第4层）。

HTTP、WebSocket 等应用层协议，都是基于 TCP 协议来传输数据的，我们可以把这些高级协议理解成对 TCP 的封装。

既然大家都使用 TCP 协议，那么大家的连接和断开，都要遵循 TCP 协议中的三次握手和四次握手 ，只是在连接之后发送的内容不同，或者是断开的时间不同。

关于HTML5的故事很多人都是知道的，w3c放弃了HTML，然后有一群人（也有说是这些人供职的公司，不过官方的文档上是说的个人）创立了WHATWG组织来推动HTML语言的继续发展，同时，他们还发展了很多关于Web的技术标准，这些标准不断地被官方所接受。WebSocket就属于WHATWG发布的WebApplication的一部分（即HTML5）的产物。

大约在08年的时候，WG的工程师在讨论网络环境中需要一种全双工的连接形式，刚开始一直叫做「TCPConnection」，并讨论了这种协议需要支持的功能，大致已经和我们今天看到的WebSocket差不多了。他们认为基于现有的HTTP之上的一些技术（如长轮询、Comet）并满足不了这种需求，有必要定义一个全新的协议。

在很多的关于HTML5或者WebSocket的文档中，都能看到一个名字，Hixie（Ian Hickson），他是WHATWG组织的发言人，曾供职于Netscape、Opera、Google，看工作的公司就知道这个人的背景了。即时通讯聊天软件app开发可以加蔚可云的v：weikeyun24咨询

08年6月18日，一群WHATWG的工程师在讨论一些技术问题，一个工程师提到说「我们之前讨论的那个东西，不要叫TCPConnection 了，还是起个别的名字吧 」，接着几个名字被提及，DuplexConnection，TCPSocket，SocketConnection ，一个叫mcarter（Michael Carter ）的工程师说他马上要写一篇关于Comet的文章，如果可以确定这个名称，想在文章中引用这个名字。

Socket一直以来都被人用来表示网络中一个连接的两端，考虑到怎么让工程师更容易接受，后来Hixie说了一句「我看WebSocket这个名字就很适合嘛（Hixie briefly pops back online to record that "WebSocket" would probably be a good new name for the TCPConnection object）」，大家都没有异议。

Socket可以有很多意思，和IT较相关的本意大致是指在端到端的一个连接中，这两个端叫做Socket。对于IT从业者来说，它往往指的是TCP/IP网络环境中的两个连接端，大多数的API提供者（如操作系统，JDK）往往会提供基于这种概念的接口，所以对于开发者来说也往往是在说一种编程概念。同时，操作系统中进程间通信也有Socket的概念，但这个Socket就不是基于网络传输层的协议了。

操作系统中也有使用到Socket这个概念用来进行进程间通信，它和通常说的基于TCP/IP的Socket概念十分相似，代表了在操作系统中传输数据的两方，只是它不再基于网络协议，而是操作系统本身的文件系统。

通常所说的Socket API，是指操作系统中（也可能不是操作系统）提供的对于传输层（TCP/UDP）抽象的接口。现行的Socket

API大致都是遵循了BSD Socket规范（包括Windows）。这里称规范其实不太准确，规范其实是POSIX，但BSD

Unix中对于Socket的实现被广为使用，所以成为了实际的规范。如果你要使用HTTP来构建服务，那么就不需要关心Socket，如果你想基于TCP/IP来构建服务，那么Socket可能就是你会接触到的API。

HTTP是基于传输层的TCP协议的，而Socket

API也是，所以只是从使用上说，可以认为Socket和HTTP类似（但一个是成文的互联网协议，一个是一直沿用的一种编程概念），是对于传输层协议的另一种直接使用，因为按照设计，网络对用户的接口都应该在应用层。

和很多其他Internet上的事物一样，Socket这个名称来自于大名鼎鼎的ARPANET（Advanced Research Projects

Agency），早期ARPANET中的Socket指的是一个源或者目的地址——大致就是今天我们所说的IP地址和端口号。最早的时候一个Socket指的是一个40位的数字（RFC33中说明了此用法，但在RFC36中并没有明确地说使用40位数字来标识一个地址），其中前32为指向的地址（socket

number，大致相当于IP），后8位为发送数据的源（link，大致相当于端口号）。对他们的叫法有很多的版本，这里列举的并不严谨。

随着ARPANET的发展，后来（RFC433，Socket Number List）socket

number被明确地定义为一个40位的数字，其中后8位被用来制定某个特定的应用使用（比如1是Telnet）。这8位数有很多名字：link、socket

name、AEN（another eight number，看到这个名字我也是醉了），工程师逗逼起来也是挺拼的。

后来在Internet的规范制定中，才真正的用起了port number这个词。至于为什么端口号是16位的，我想可能有两个原因，一是对于当时的工程师来说，如果每个端口号来标识一个程序，65535个端口号也差不多够用了。二可能是为了对齐吧，_!!。

在上边提到的历史中使用到的Socket，包括TCP文档中使用到的Socket，其实指的是网络传输中的一端，是一个虚拟化的概念。

正如上节所述：Socket 其实并不是一个协议，它工作在 OSI 模型会话层（第5层），是为了方便大家直接使用更底层协议（一般是 TCP 或 UDP ）而存在的一个抽象层。

最早的一套 Socket API 是 Berkeley sockets ，采用 C 语言实现。它是 Socket 的事实标准，POSIX sockets 是基于它构建的，多种编程语言都遵循这套 API，在 JAVA、Python 中都能看到这套 API 的影子。

下面摘录一段更容易理解的文字（来自 http和socket之长连接和短连接区别）：

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

主机 A 的应用程序要能和主机 B 的应用程序通信，必须通过 Socket 建立连接，而建立 Socket 连接必须需要底层 TCP/IP 协议来建立 TCP 连接。建立 TCP 连接需要底层 IP 协议来寻址网络中的主机。我们知道网络层使用的 IP 协议可以帮助我们根据 IP 地址来找到目标主机，但是一台主机上可能运行着多个应用程序，如何才能与指定的应用程序通信就要通过 TCP 或 UPD 的地址也就是端口号来指定。这样就可以通过一个 Socket 实例唯一代表一个主机上的一个应用程序的通信链路了。