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HTTPS站点使用WebSocket的错误及解决方案

1.在https下使用ws，提示不安全

第一个问题：在https站点下，使用ws://im.joshua317.com 报错，报错信息如下：

Mixed Content: The page at 'https://www.joshua317.com/1.html' was loaded over HTTPS, but attempted to connect to the insecure WebSocket endpoint 'ws://im.joshua317.com/'. This request has been blocked; this endpoint must be available over WSS.

Uncaught DOMException: Failed to construct 'WebSocket': An insecure WebSocket connection may not be initiated from a page loaded over HTTPS.

我们知道，WebSocket 协议提供了一种创建支持客户端和服务端实时双向通信Web应用程序的方法。作为HTML5规范的一部分，WebSockets简化了开发Web实时通信程序的难度。目前主流的浏览器都支持WebSockets，包括火狐、IE、Chrome、Safari以及Opera等，而且，越来越多的服务器应用框架也开始支持WebSockets。

要在企业产品中使用WebSockets，为满足高性能和高可用性，需要多个WebSocket服务器。负载均衡层需要支持WebSocket协议。Nginx从1.3版起就开始支持WebSocket协议，而且可以担当WebSocket应用程序的反向代理以及实现负载均衡。

WebSocket协议和HTTP协议不同，但是WebSocket协议的握手和HTTP是兼容的，它使用HTTP的Upgrade协议头将连接从HTTP连接升级到WebSocket连接。这个特性使得WebSocket应用程序可以很容易地应用到现有的基础设施。例如，WebSocket应用可以使用标准的80和443 HTTP端口，因此可以通过现有的防火墙设施。

WebSockets应用程序会在客户端和服务器之间建立一个长连接，使得开发实时应用很容易。HTTP的Upgrade协议头机制用于将连接从HTTP连接升级到WebSocket连接，Upgrade机制使用了Upgrade协议头和Connection协议头。反向代理服务器在支持WebSocket协议方面面临着一些挑战。挑战之一是WebSocket是一个逐段转发（hop-by-hop）协议，因此当代理服务器拦截到来自客户端的Upgrade请求时，代理服务器需要将自己的Upgrade请求发送给后端服务器，包括适合的请求头。而且，由于WebSocket连接是长连接，与传统的HTTP端连接截然不同，故反向代理服务器还需要允许这些连接处于打开（Open）状态，而不能因为其空闲就关闭了连接。

Nginx通过在客户端和后端服务器之间建立隧道来支持WebSockets通信。为了让Nginx可以将来自客户端的Upgrade请求发送到后端服务器，Upgrade和Connection的头信息必须被显式的设置。

im.joshua317.com之前已经做过nginx代理，nginx配制如下:

upstream  im-app {
    server 127.0.0.1:9502 max_fails=3 fail_timeout=10s; 
}

server {
    listen 80;
    server_name im.joshua317.com;
    charset utf-8;
    client_max_body_size 50m;
    proxy_hide_header Server;
    proxy_hide_header X-Powered-By;
    add_header X-XSS-Protection 1;
    add_header X-Content-Type-Options nosniff;
    add_header X-Frame-Options SAMEORIGIN;
    access_log   /data/log/nginx/wwwroot/im access;
    error_log    /data/log/nginx/wwwroot/im.error;
    location / {
        proxy_pass              http://im-app;
        proxy_set_header        Host $host;
        proxy_set_header        X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header        X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header        Host $http_host;
        proxy_set_header        Whatis-Scheme $scheme;
        #下面三行是重点
        proxy_http_version      1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
        proxy_connect_timeout  5s;
        proxy_read_timeout  300s;
        proxy_send_timeout  300s;
    }
}

但是为什么会报上面的错误呢，其主要原因如下：

因为HTTPS是基于SSL依靠证书来验证服务器的身份，并为浏览器和服务器之间的通信加密，所以在HTTPS站点调用某些非SSL验证的资源时浏览器可能会阻止。比如使用ws://调用websocket服务器或者引入类似http://*.js的js文件等都会报错，当使用ws://连接websocket服务器时会出现类似如上的错误。

所以要解决上述的问题，需要使nginx代理支持ssl才可以。具体配置如下：

upstream  im-app {
    server 127.0.0.1:9502 max_fails=3 fail_timeout=10s; 
}

server {
    listen 80;
    server_name im.joshua317.com;
    #调整成自己的证书即可，重点重点重点
    ssl_certificate /usr/local/nginx/conf/ssl/xxxx.crt;
    ssl_certificate_key /usr/local/nginx/conf/ssl/xxxx.key;
    ssl_session_timeout 5m;
     #调整成自己的即可，重点重点重点
    ssl_ciphers xxxxxxxxxxxxx;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    charset utf-8;
    client_max_body_size 50m;
    proxy_hide_header Server;
    proxy_hide_header X-Powered-By;
    add_header X-XSS-Protection 1;
    add_header X-Content-Type-Options nosniff;
    add_header X-Frame-Options SAMEORIGIN;
    access_log   /data/log/nginx/wwwroot/im access;
    error_log    /data/log/nginx/wwwroot/im.error;
    location / {
        proxy_pass              http://im-app;
        proxy_set_header        Host $host;
        proxy_set_header        X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header        X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_set_header        Host $http_host;
        proxy_set_header        Whatis-Scheme $scheme;
        #下面三行是重点
        proxy_http_version      1.1;
        proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
        proxy_set_header Connection "upgrade";
        proxy_connect_timeout  5s;
        proxy_read_timeout  300s;
        proxy_send_timeout  300s;
    }
}

2.在不支持ssl的情况下，直接用wss链接，提示failed: Error in connection establishment: net::ERR_CERT_COMMON_NAME_INVALID

场景：

假设我们没有做ssl的处理，直接在链接的时候加上wss://im.joshua317.com,也会保错,报错信息如下：

WebSocket connection to 'wss://im.joshua317.com/' failed: Error in connection establishment: net::ERR_CERT_COMMON_NAME_INVALID

所以我们需要加上ssl证书才可以，按照上述配置解决。

3.在站点支持https的情况下，但是缺没有websocket情况下链接站点，会出现failed: Error during WebSocket handshake: Unexpected response code: 200

场景：

假设我们的主站是https://www.joshua317.com/, 如果我们直接通过wss://www.joshua317.com会报如下错误

var websocket = new WebSocket("wss://www.joshua317.com");

WebSocket connection to 'wss://www.joshua317.com/' failed: Error during WebSocket handshake: Unexpected response code: 200

当前问题下，nginx配置如下：

server {
    listen 443 ssl;
    server_name www.joshua317.com;
    #调整成自己的证书即可，重点重点重点
    ssl_certificate /usr/local/nginx/conf/ssl/xxxx.crt;
    ssl_certificate_key /usr/local/nginx/conf/ssl/xxxx.com.key;
    ssl_session_timeout 5m;
     #调整成自己的即可，重点重点重点
    ssl_ciphers xxxxxxxxxxxxx;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    charset utf-8;
    proxy_hide_header Server;
    proxy_hide_header X-Powered-By;
    add_header X-XSS-Protection 1;
    add_header X-Content-Type-Options nosniff;
    access_log   /data/log/nginx/wwwroot/blog  access;
    error_log    /data/log/nginx/wwwroot/blog.error;
    root         /data/wwwroot/blog/public/;
    index        index.php index.html index.htm;
    location / {
        try_files $uri $uri/ /index.php?$query_string;
    }
    location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|txt)$ {
        expires      3d;
        access_log off;
    }
    location ~ .*\.(js|css)?$ {
        expires      1d;
        access_log off;
    }
    location ~ /\. {
        access_log off;
        deny all;
    }

    location ~ \.php$ {
        fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        fastcgi_index  index.php;
        include        fastcgi_params;
        fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
    }
    location /index.php {
        fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        include        fastcgi_params;
        fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root/index.php;
    }

    location = /index.html {
        add_header Cache-Control "no-cache, no-store";
    }
    error_page 404 /404.html;
}

如何解决呢？

此时我们可以通过nginx的location配置以及反向代理，进行处理

upstream  im-app {
    server 127.0.0.1:9502 max_fails=3 fail_timeout=10s; 
}
server {
    listen 443 ssl;
    server_name www.joshua317.com;
    #调整成自己的证书即可，重点重点重点
    ssl_certificate /usr/local/nginx/conf/ssl/xxxx.crt;
    ssl_certificate_key /usr/local/nginx/conf/ssl/xxxx.com.key;
    ssl_session_timeout 5m;
    #调整成自己的即可，重点重点重点
    ssl_ciphers xxxxxxxxxxxxx;
    ssl_prefer_server_ciphers on;
    charset utf-8;
    proxy_hide_header Server;
    proxy_hide_header X-Powered-By;
    add_header X-XSS-Protection 1;
    add_header X-Content-Type-Options nosniff;
    access_log   /data/log/nginx/wwwroot/blog  access;
    error_log    /data/log/nginx/wwwroot/blog.error;
    root         /data/wwwroot/blog/public/;
    index        index.php index.html index.htm;
    location / {
        try_files $uri $uri/ /index.php?$query_string;
    }
    #通过location进行处理，重点重点重点
    location /websocket/ {
      proxy_pass http://im-app;
      proxy_http_version 1.1;
      proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
      proxy_set_header Connection "upgrade";
    }
    location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf|txt)$ {
        expires      3d;
        access_log off;
    }
    location ~ .*\.(js|css)?$ {
        expires      1d;
        access_log off;
    }
    location ~ /\. {
        access_log off;
        deny all;
    }

    location ~ \.php$ {
        fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        fastcgi_index  index.php;
        include        fastcgi_params;
        fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
    }
    location /index.php {
        fastcgi_pass   127.0.0.1:9000;
        include        fastcgi_params;
        fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root/index.php;
    }

    location = /index.html {
        add_header Cache-Control "no-cache, no-store";
    }
    error_page 404 /404.html;
}

此时，我们链接的方式就是

var websocket = new WebSocket("wss://www.joshua317.com/websocket/");

4.如果我们设置location不正确的时候，会报错误:failed: Error during WebSocket handshake: Unexpected response code: 404

出现这个问题主要就是在做location的配置的时候出了差错，比如我多加了个s，和配置里面有出入。

所以一定要严格按照location规则进行处理。

客户端websocket的代码如下，仅供参考：

<script>
//判断当前浏览器是否支持WebSocket
    if ('WebSocket' in window) {
        websocket = new WebSocket("wss://www.joshua317.com/websocket");

        websocket.onopen = function (ev) {
            console.log("open");
            websocket.send("hello");
        };

        //客户端收到服务器的方法，这个方法就会被回调
        websocket.onmessage = function (ev) {
            console.log("接收到消息:"+ev.data);
        };

        websocket.onclose = function (ev) {
            console.log("关闭连接");
        };
        websocket.onerror = function (ev) {
            console.log("连接错误");
        };

    } else {
        alert('当前浏览器 Not support websocket')
    }
</script>

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