websocket-rs

About Shiguredo's open source software

We will not respond to PRs or issues that have not been discussed on Discord. Also, Discord is only available in Japanese.

Please read https://github.com/shiguredo/oss before use.

時雨堂のオープンソースソフトウェアについて

利用前に https://github.com/shiguredo/oss をお読みください。

概要

Rust で実装された Sans I/O な WebSocket ライブラリです。

特徴

• Sans I/O
  • https://sans-io.readthedocs.io/index.html
• HTTP/1.1 対応

使い方

クライアント (WebSocket 接続)

use std::io::{Read, Write};
use std::net::TcpStream;
use shiguredo_websocket::{
    ClientConnectionOptions, ConnectionEvent, ConnectionOutput,
    RandomSource, WebSocketClientConnection, Timestamp,
};

// 乱数ソースの実装
struct SecureRandom;

impl RandomSource for SecureRandom {
    fn masking_key(&mut self) -> [u8; 4] {
        let mut key = [0u8; 4];
        getrandom::fill(&mut key).expect("failed to generate masking key");
        key
    }

    fn nonce(&mut self) -> [u8; 16] {
        let mut nonce = [0u8; 16];
        getrandom::fill(&mut nonce).expect("failed to generate nonce");
        nonce
    }
}

// TCP ソケット接続
let mut socket = TcpStream::connect("echo.websocket.org:80")?;

// WebSocket 接続オプション
let options = ClientConnectionOptions::new("echo.websocket.org", "/");

// WebSocket 接続作成・開始
let mut ws = WebSocketClientConnection::new(options, SecureRandom);
ws.connect()?;

// HTTP Upgrade リクエスト送信
while let Some(output) = ws.poll_output() {
    if let ConnectionOutput::SendData(data) = output {
        socket.write_all(&data)?;
    }
}

// ハンドシェイクレスポンス受信
let mut buf = [0u8; 4096];
loop {
    let n = socket.read(&mut buf)?;
    ws.feed_recv_buf(&buf[..n], now())?;

    while let Some(event) = ws.poll_event() {
        match event {
            ConnectionEvent::Connected { protocol, extensions } => {
                println!("Connected! protocol={:?}", protocol);
            }
            ConnectionEvent::TextMessage(text) => {
                println!("Received: {}", text);
            }
            ConnectionEvent::BinaryMessage(data) => {
                println!("Received: {} bytes", data.len());
            }
            ConnectionEvent::Close { code, reason } => {
                println!("Closed: {:?} {}", code, reason);
                break;
            }
            _ => {}
        }
    }

    // 送信データがあれば送信
    while let Some(output) = ws.poll_output() {
        if let ConnectionOutput::SendData(data) = output {
            socket.write_all(&data)?;
        }
    }
}

サーバー (WebSocket 接続受付)

use shiguredo_websocket::{
    ConnectionEvent, ConnectionOutput, ConnectionState,
    ServerConnectionOptions, WebSocketServerConnection,
};

// WebSocketServerConnection の初期化
let options = ServerConnectionOptions::new();
let mut ws = WebSocketServerConnection::new(options);

// 受信データをフィード
// ws.feed_recv_buf(&received_data)?;

// ハンドシェイクの自動受諾
// if ws.state() == ConnectionState::Connecting {
//     ws.accept_handshake_auto()?;
// }

// イベント処理
// while let Some(event) = ws.poll_event() { ... }

// 出力処理
// while let Some(output) = ws.poll_output() { ... }

メッセージ送信 (クライアント)

use shiguredo_websocket::CloseCode;

// テキストメッセージ送信
ws.send_text("Hello, WebSocket!").unwrap();

// バイナリメッセージ送信
ws.send_binary(&[0x01, 0x02, 0x03]).unwrap();

// Ping 送信
ws.send_ping(&[], now()).unwrap();

// 接続を閉じる
ws.close(CloseCode::NORMAL, "Goodbye").unwrap();

メッセージ送信 (サーバー)

use shiguredo_websocket::CloseCode;

// テキストメッセージ送信
ws.send_text("Hello, WebSocket!").unwrap();

// バイナリメッセージ送信
ws.send_binary(&[0x01, 0x02, 0x03]).unwrap();

// Ping 送信
ws.send_ping(&[], now()).unwrap();

// 接続を閉じる
ws.close(CloseCode::NORMAL, "Goodbye").unwrap();

フレームの直接操作 (低レベル API)

use shiguredo_websocket::{Frame, FrameDecoder, Opcode};

// フレーム作成
let frame = Frame::text("Hello");
let masking_key = [0x12, 0x34, 0x56, 0x78];
let encoded = frame.encode(masking_key);

// フレームデコード
let mut decoder = FrameDecoder::new();
decoder.feed(&encoded);

while let Some(frame) = decoder.decode().unwrap() {
    match frame.opcode {
        Opcode::Text => {
            let text = String::from_utf8_lossy(&frame.payload);
            println!("Text: {}", text);
        }
        Opcode::Binary => {
            println!("Binary: {} bytes", frame.payload.len());
        }
        Opcode::Ping => {
            // Pong を返す
        }
        Opcode::Close => {
            // 接続を閉じる
        }
        _ => {}
    }
}

WebSocket

このライブラリが対応している WebSocket の仕組みです。

フレーム

• テキストフレーム / バイナリフレーム
• 制御フレーム (Ping, Pong, Close)
• フラグメンテーション (継続フレーム)
• マスキング (クライアント→サーバー)

ハンドシェイク

• HTTP/1.1 Upgrade リクエスト/レスポンス
• Sec-WebSocket-Key / Sec-WebSocket-Accept の検証
• サブプロトコルネゴシエーション (Sec-WebSocket-Protocol)
• 拡張ネゴシエーション (Sec-WebSocket-Extensions)

拡張

• permessage-deflate (RFC 7692)
  • server_no_context_takeover
  • client_no_context_takeover
  • server_max_window_bits
  • client_max_window_bits

接続管理

• 自動 Ping/Pong 応答
• 定期的な Ping 送信 (設定可能)
• Close ハンドシェイク
• 状態管理 (Connecting, Connected, Closing, Closed)

セキュリティ

• マスキングキーの検証
• フレームサイズ制限
• UTF-8 検証 (テキストメッセージ)

制限 (DoS 対策)

デフォルト値:

• 最大フレームペイロードサイズ: 64MB
• 最大メッセージサイズ: 64MB

ClientConnectionOptions / ServerConnectionOptions で各制限値をカスタマイズ可能です。

サンプル

サンプルは Tokio と Rustls を利用しています。引数のライブラリには noargs を利用しています。

websocket_client

WS/WSS クライアントの例です。

cargo run -p websocket_client -- wss://localhost:8443/
cargo run -p websocket_client -- ws://localhost:8080/
cargo run -p websocket_client -- wss://localhost:8443/ --insecure

オプション:

• <URL>: 接続先 URL (ws:// または wss://)
• --insecure: 自己署名証明書を許可 (WSS のみ)

機能:

• WS/WSS リクエスト送信
• エコーメッセージ受信
• permessage-deflate 対応
• rustls-platform-verifier による TLS 検証

websocket_server

WS/WSS エコーサーバーの例です。

cargo run -p websocket_server
cargo run -p websocket_server -- --tls --cert cert.pem --key key.pem

オプション:

• -p, --port <PORT>: リッスンポート (デフォルト: 8080, TLS 有効時: 8443)
• --tls: WSS 有効化
• --cert <PATH>: 証明書ファイル (PEM 形式)
• --key <PATH>: 秘密鍵ファイル (PEM 形式)

機能:

• WS/WSS 接続受付
• テキスト/バイナリメッセージのエコーバック
• 自動 Pong 応答

websocket_reverse_proxy

WS/WSS リバースプロキシの例です。

# WS -> WS
cargo run -p websocket_reverse_proxy -- --upstream ws://localhost:8080/

# WS -> WSS
cargo run -p websocket_reverse_proxy -- --upstream wss://echo.websocket.org/

# WSS -> WSS (TLS 終端)
cargo run -p websocket_reverse_proxy -- --tls --cert cert.pem --key key.pem --upstream wss://echo.websocket.org/

オプション:

• -p, --port <PORT>: リッスンポート (デフォルト: 8080, TLS 有効時: 8443)
• -u, --upstream <URL>: 転送先 URL (ws:// または wss://)
• --tls: フロントエンドで WSS 有効化
• --cert <PATH>: 証明書ファイル (PEM 形式)
• --key <PATH>: 秘密鍵ファイル (PEM 形式)
• --insecure: アップストリームの自己署名証明書を許可
• --debug: デバッグログを有効化

機能:

• WS/WSS 接続の双方向プロキシ
• テキスト/バイナリ/Ping/Close メッセージの中継
• permessage-deflate 対応

規格書

このライブラリが準拠している RFC 一覧です。

• RFC 6455 - The WebSocket Protocol
  • https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6455
• RFC 7692 - Compression Extensions for WebSocket
  • https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc7692

ライセンス

Apache License 2.0

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