WebSocket的消息帧格式是怎样的？

WebSocket协议使用帧（Frame）来传输数据，每个帧都有特定的格式和用途。

帧的基本结构

WebSocket帧由多个字段组成，格式如下：

shell
 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 ...                |
+---------------------------------------------------------------+

字段详解

FIN (1 bit)

• 标识是否为消息的最后一个分片
• 1：表示这是最后一个分片
• 0：表示后面还有分片

RSV1, RSV2, RSV3 (各1 bit)

• 保留位，必须为0
• 除非扩展协商了非零值

Opcode (4 bits)

定义帧的操作类型：

Opcode	含义
0x0	继续帧
0x1	文本帧
0x2	二进制帧
0x8	关闭连接
0x9	Ping
0xA	Pong
0xB-F	保留用于扩展

MASK (1 bit)

• 标识Payload Data是否使用掩码
• 客户端发送的帧必须为1
• 服务器发送的帧必须为0

Payload Length (7 bits, 7+16 bits, or 7+64 bits)

负载长度，三种编码方式：

• 0-125：直接表示长度
• 126：后续2字节表示长度（16位无符号整数）
• 127：后续8字节表示长度（64位无符号整数）

Masking-key (32 bits)

• 当MASK=1时存在
• 用于解码Payload Data
• 客户端必须使用随机掩码

Payload Data

实际传输的数据，如果使用掩码，需要解码

掩码算法

javascript
function unmask(maskedData, maskingKey) {
  const result = new Uint8Array(maskedData.length);
  for (let i = 0; i < maskedData.length; i++) {
    result[i] = maskedData[i] ^ maskingKey[i % 4];
  }
  return result;
}

消息分片

大消息可以分成多个帧传输：

1. 第一个帧：FIN=0，Opcode!=0
2. 中间帧：FIN=0，Opcode=0
3. 最后一个帧：FIN=1，Opcode=0

关闭帧

关闭连接时发送关闭帧：

• Opcode=0x8
• Payload包含状态码（2字节）和可选的关闭原因