Das WebSocket-Protokoll ist ein auf TCP basierendes Netzwerkprotokoll, das entworfen wurde, um eine bidirektionale Verbindung zwischen einer Webanwendung und einem WebSocket-Server bzw. einem Webserver, der auch WebSockets unterstützt, herzustellen.

Vorteile gegenüber reinem HTTP

Während bei einer reinen HTTP-Verbindung jede Aktion des Servers eine vorhergehende Anfrage des Clients erfordert, reicht es beim WebSocket-Protokoll, wenn der Client die Verbindung öffnet. Der Server kann dann diese offene Verbindung aktiv verwenden und neue Informationen an den Client ausliefern, ohne auf eine neue Verbindung des Clients zu warten. Eine vom Server initiierte Übertragung ist bei einer reinen HTTP-Verbindung nur durch verzögertes Antworten auf eine vom Client initiierte Anfrage möglich (long Polling). Seit HTTP/2 kann der Server auch Push-Meldungen absetzen. Zudem entfallen bei WebSockets die durch den HTTP-Header verursachten zusätzlichen Daten, die bei jeder Anfrage einige hundert Bytes umfassen können. Technisch betrachtet startet bei WebSocket, wie bei HTTP, der Client eine Anfrage, mit dem Unterschied, dass nach der Übertragung der Daten zum Verbindungsaufbau die zugrundeliegende TCP-Verbindung bestehen bleibt und asynchrone Übertragungen in beide Richtungen ermöglicht.

URI-Schema

Die WebSocket-Protokoll-Spezifikation definiert zwei neue URI-Schemata, ws: für unverschlüsselte, und wss: für verschlüsselte Verbindungen.

Der WebSocket-Protokoll-Handshake

Zu Beginn jeder Verbindung führen Server und Client einen sogenannten Handshake durch. Dieser ähnelt dem HTTP-Header und ist vollständig abwärtskompatibel zu diesem, was die Nutzung des Standard-HTTP-Ports „80“ zugleich für normale HTTP-Kommunikation als auch für die Websocket-Nutzung ermöglicht. Der Handshake beinhaltet außerdem weitere Informationen (z. B. die verwendete Protokollversion).

 GET /chat HTTP/1.1
 Host: server.example.com
 Upgrade: websocket
 Connection: Upgrade
 Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
 Origin: http://example.com
 Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
 Sec-WebSocket-Version: 13

 HTTP/1.1 101 Switching Protocols
 Upgrade: websocket
 Connection: Upgrade
 Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=
 Sec-WebSocket-Protocol: chat

Beispiel

WebSocket Client in JavaScript

var socket = new WebSocket(urlToWebsocketServer);

// callback-Funktion wird gerufen, wenn die Verbindung erfolgreich aufgebaut werden konnte
socket.onopen = function () {
    console.log("Verbindung wurde erfolgreich aufgebaut");
};

// callback-Funktion wird gerufen, wenn eine neue Websocket-Nachricht eintrifft
socket.onmessage = function (messageEvent) {
    console.log(messageEvent.data);
};

// callback-Funktion wird gerufen, wenn ein Fehler auftritt
socket.onerror = function (errorEvent) {
    console.log("Error! Die Verbindung wurde unerwartet geschlossen");
};

socket.onclose = function (closeEvent) {
    console.log('Die Verbindung wurde geschlossen --- Code: ' + closeEvent.code + ' --- Grund: ' + closeEvent.reason);
};

Erweiterungen

Die Spezifikation erlaubt die Erweiterung des Websocket-Protokolls durch definierte „Extensions“. Diese werden zwischen Client und Server ausgehandelt. Beispiele:

• WebSocket Per-frame Compression
• A Multiplexing Extension for WebSockets
• The MessageBroker WebSocket Subprotocol

Browser-Unterstützung

• Auf WebKit basierende Browser (z. B. Google Chrome, Apple Safari)
• Opera, ab Version 10.70
• Microsoft Edge, ab erster Version
• Mozilla Firefox, ab Version 4
• Internet Explorer, ab Version 10.0

Literatur

• Peter Leo Gorski, Luigi Lo Iacono, Hoai Viet Nguyen: WebSockets – Moderne HTML5-Echtzeitanwendungen entwickeln, Hanser, München und Wien 2015, ISBN 978-3-446-44371-6

Weblinks

• RFC 6455 – The WebSocket Protocol Version 13. 2011 (englisch).
• The WebSocket API – WHATWG Entwurf für die API-Spezifikation
• HTML5 Server-Push Technologies, Part 2. community.oracle.com; Einführung in WebSockets
• WebSocket: Annäherung an Echtzeit im Web. heise Developer

Einzelnachweise

1. ↑ RFC 6455 – The WebSocket Protocol Version 13. 2011 (englisch).
2. ↑ Der vorliegende Beispielhandshake entstammt der siebzehnten Version des WebSocket Protocol Draft der IETF
3. ↑ RFC 6455 – The WebSocket Protocol Version 13. 2011, Abschnitt 5.2: Base Framing Protocoll. (englisch).
4. ↑ developer.mozilla.org