Python实现同时兼容老版和新版Socket协议的一个简单WebSocket服务器

可以看出，Chrome和Firefox实现的是新版协议，因此只传输了一个”Sec-WebSocket-Key”头以供服务端生成握手Token，但是遵循老版本的Safari的数据中有两个Key：”Sec-WebSocket-Key1″和”Sec-WebSocket-Key2″，因此服务端在生成握手Token的时候，需要做一次判断。先来看使用老版本协议的Safari，Token生成算法如下：

取出Sec-WebSocket-Key1中的所有数字字符形成一个数值，这里是1427964708，然后除以Key1中的空格数目，这里好像是6个空格，得到一个数值，保留该数值整数位，得到数值N1；对Sec-WebSocket-Key2如法炮制，得到第二个整数N2；把N1和N2按照Big-Endian字符序列连接起来，然后再与另外一个Key3连接，得到一个原始序列ser_key。那么Key3是什么呢？大家可以看到在Safari发送过来的握手请求最后，有一个8字节的奇怪的字符串“;”######”，这个就是Key3。回到ser_key，对这个原始序列做md5算出一个16字节长的digest，这就是老版本协议需要的token，然后将这个token附在握手消息的最后发送回Client，即可完成握手。

新版协议生成Token的方法比较简单：首先把Sec-WebSocket-Key和一串固定的UUID “258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”做拼接，然后对这个拼接后的字符串做SHA1加密，得到digest以后，做一次base64编码，即可获得Token。

另外需要注意的是，新版本和老版本握手协议回传给Client的数据结构有所不同，在附件中的server源码中写得很清楚了，看看就能明白。
完成握手只是WebSocket Server的一半功能，现在只能保证这个Server能够和两个版本的浏览器建立链接了，但是如果试着把Chrome中的消息发送给Safari，会发现Safari无法接收。导致这个结果的原因，是因为两个版本的协议的Data Framing结构不同，也即是在握手建立连接后，Client发送和接收的数据结构都不一样。

首先第一步需要获取不同版本协议下Client发送过来的原始数据。老版本协议比较简单，实际上就是在原始数据前加了个'\x00′，在最后面加上了一个'\xFF'，所以如果Safari的Client发送一个字符串'test'，实际上WebSocket Server收到的数据是：'x00test\xFF'，所以只需要剥离掉首尾那两个字符就可以了。

比较麻烦的是新版本协议的数据，按照新版draft的解释，Chrome和Firefox发过来的数据报文由以下几个部分组成：首先是一个固定的字节（1000 0001或是1000 0002），这个字节可以不用理会。麻烦的是第二个字节，这里假设第二个字节是1011 1100，首先这个字节的第一位肯定是1，表示这是一个”masked”位，剩下的7个0/1位能够计算出一个数值，比如这里剩下的是 011 1100，计算出来就是60，这个值需要做如下判断：

如果这个值介于0000 0000 和 0111 1101 (0 ~ 125) 之间，那么这个值就代表了实际数据的长度；如果这个数值刚好等于0111 1110 (126)，那么接下来的2个字节才代表真实数据长度；如果这个数值刚好等于0111 1111 (127)，那么接下来的8个字节代表数据长度。

有了这个判断之后，能够知道代表数据长度的字节在第几位结束，比如我们举得例子60，这个值介于0~125之间，所以第二个字节本身就代表了原始数据的长度了（60个字节），所以从第三个字节开始，我们能抓出4个字节来，这一串字节叫做 “masks” (掩码?)，掩码之后的数据，就是实际的data…的兄弟了。说是兄弟，是因为这个数据是实际data根据掩码做过一次位运算后得到的，获得原始data的方法是，将兄弟数据的每一位x，和掩码的第i%4位做xor运算，其中i是x在兄弟数据中的索引。看得眼花是吧，看看下面这个代码片段也许就能明白了：