Python3+WebSockets实现WebSocket通信
一、说明
1.1 背景说明
前段时间同事说云平台通信使用了个websocket的东西，今天抽空来看一下具体是怎么个通信过程。
从形式上看，websocket是一个应用层协议，socket是数据链路层、网络层、传输层的抽像；从应用场合上看，websocket可以使用javascript实现，而socket不能用javascript实现（真不能吗？我不太确定）；从实际效果上看，和一般的socket连接用起来没什么区别。
我们知道http是短连接的，反复建立和销毁连接比较耗费资源，另外http协议经常头部内容比主体内容还长也比较浪费资源；websocket可以认为就是一个内容使用载荷固定格式的socket长连接。
websocket基本协议格式如下，更多说明见RFC 6455：
1.2 环境说明
当前环境我使用Python3+WebSockets库，WebSockets直接使用pip安装即可：
pip install websockets
二、代码实现
长连接是有状态的，所以一般在且只在最开始进行一次身份认证，而后通信过程不需要认证信息。我们这里实现一个简单的用户名密码认证过程。长连接更多内容可参考“长连接与短连接的安全差异讨论 ”。
另外，注意把代码中的ip改成自己的。
2.1 python服务端代码
import asyncioimport websockets# 检测客户端权限，用户名密码通过才能退出循环async def check_permit(websocket):while True: recv_str = await websocket.recv() cred_dict = recv_str.split(":")if cred_dict[0] == "admin" and cred_dict[1] == "123456": response_str = "congratulation, you have connect with server\r\nnow, you can do something else"await websocket.send(response_str)return Trueelse: response_str = "sorry, the username or password is wrong, please submit again"await websocket.send(response_str)# 接收客户端消息并处理，这里只是简单把客户端发来的返回回去async def recv_msg(websocket):while True: recv_text = await websocket.recv() response_text = f"your submit context: {recv_text}"await websocket.send(response_text)# 服务器端主逻辑# websocket和path是该函数被回调时自动传过来的，不需要自己传async def main_logic(websocket, path): await check_permit(websocket) await recv_msg(websocket)# 把ip换成自己本地的ipstart_server = websockets.serve(main_logic, '10.10.6.91', 5678)# 如果要给被回调的main_logic传递自定义参数，可使用以下形式# 一、修改回调形式# import functools# start_server = websockets.serve(functools.partial(main_logic, other_param="test_value"), '10.10.6.91', 5678)# 修改被回调函数定义，增加相应参数# async def main_logic(websocket, path, other_param)asyncio.get_event_loop().run_until_complete(start_server)asyncio.get_event_loop().run_forever()
2.2 python版客户端代码
import asyncioimport websockets# 向服务器端认证，用户名密码通过才能退出循环async def auth_system(websocket):while True: cred_text = input("please enter your username and password: ") await websocket.send(cred_text) response_str = await websocket.recv()if "congratulation" in response_str:return True# 向服务器端发送认证后的消息async def send_msg(websocket):while True: _text = input("please enter your context: ")if _text == "exit":print(f'you have enter "exit", goodbye') await websocket.close(reason="user exit")return False await websocket.send(_text) recv_text = await websocket.recv()print(f"{recv_text}")# 客户端主逻辑async def main_logic(): async with websockets.connect('ws://10.10.6.91:5678') as websocket: await auth_system(websocket) await send_msg(websocket)asyncio.get_event_loop().run_until_complete(main_logic())
2.3 html版客户端代码
html版客户端代码，只能通过回调函数接收服务端返回的数据，不能主动接收，感觉怪怪的。
<!DOCTYPE HTML><html> <head> <meta charset="utf-8"> <title>websocket通信客户端</title> <script type="text/javascript"> function WebSocketTest() {if ("WebSocket" in window) { // 打开一个 web socket var ws = new WebSocket("ws://10.10.6.91:5678"); // 连接建立后的回调函数 ws.onopen = function() { // Web Socket 已连接上，使用 send() 方法发送数据 ws.send("admin:123456"); alert("正在发送：admin:123456"); }; // 接收到服务器消息后的回调函数 ws.onmessage = function (evt) { var received_msg = evt.data; if (received_msg.indexOf("sorry") == -1) { alert("收到消息："+received_msg); } }; // 连接关闭后的回调函数 ws.onclose = function() { // 关闭 websocket alert("连接已关闭..."); }; }else{ // 浏览器不支持 WebSocket alert("您的浏览器不支持 WebSocket!"); } } </script> </head> <body onload="WebSocketTest()"> </body></html>
三、通信数据包截获及通信过程分析
以下数据包其于上边的python服务端和html版客户端，再次强调注意把代码中的ip改成自己电脑当前的ip。
3.1 wireshark通信数据包截获及通信过程分析
wireshark拦截数据包后可使用过滤器表达式“websocket”进行过滤：
我们追踪数据流可以更清晰地看清websocket的通信过程，可以看到先是用http完成了建立连接，然后切换到websocket协议。
再看具体数据流也确实如此，先用两个http包建立连接，而后是websocket通信（问题是不清楚websocket内容是怎么编码的，有些就显示不了原始内容）
3.2 burpsuite通信数据包截获及通信过程分析
和正常配置代理即可，burpsuite能识别和拦截websocket数据包，如下图：
不过和一般http请求有区别的是，websocket请求会被单独汇总到“WebSockets history”选项卡，而不是和http请求混在“HTTP history”选项卡。
3.3 开发者工具通信数据包截获及通信过程分析
Firefox开发者工具只能看到建立websocket连接的两个http数据包，没看到怎么查看具体传输内容，Chrome开发者工具Frames选项卡可以，如下：
参考：
https://websockets.readthedocs.io/en/stable/intro.html