命令行工具 curl 操作 WebSocket

2025-4-15

深入探索：使用命令行神器 curl 操作 WebSocket

在现代 Web 开发和网络通信领域，curl 无疑是一款家喻户晓的命令行工具。它以其强大的功能、灵活性和跨平台特性，成为开发者、系统管理员和网络工程师进行 HTTP 请求测试、数据传输和自动化脚本编写的瑞士军刀。然而，随着实时通信需求的激增，WebSocket 协议应运而生，提供了一种在单个 TCP 连接上进行全双工通信的机制。那么，我们熟悉的 curl 是否也能驾驭 WebSocket 这种与传统 HTTP 请求/响应模式截然不同的协议呢？

答案是：可以，但并非原生完美支持，且需要特定版本的 curl 或巧妙运用其 HTTP 功能。 这篇文章将深入探讨如何使用 curl 与 WebSocket 进行交互，涵盖从基础的握手连接到（在较新版本中）发送和接收消息的各个方面，并分析其优势、局限性以及与其他专用工具的比较。

一、理解 WebSocket 与 curl 的基础

在深入实践之前，我们必须先对涉及的核心概念有清晰的认识。

1. WebSocket 协议简介

WebSocket 协议（RFC 6455）旨在解决 HTTP 协议在实时通信方面的局限性。HTTP 是基于请求-响应模式的，客户端发起请求，服务器响应，然后连接通常会关闭（或在 Keep-Alive 下保持一小段时间）。这对于需要服务器主动、低延迟地向客户端推送数据的场景（如在线游戏、股票行情、实时聊天、通知系统）效率低下，通常需要借助轮询、长轮询等变通技术，消耗大量资源。

WebSocket 通过一个初始的 HTTP "Upgrade" 请求建立连接。一旦握手成功，底层的 TCP 连接就从 HTTP 协议切换到 WebSocket 协议，变成一个持久化的、全双工的通道。这意味着客户端和服务器可以随时独立地向对方发送数据“帧”（Frame），无需每次都发起新的 HTTP 请求，极大地降低了延迟和网络开销。

关键特征：

持久连接： 一次握手，长期保持连接。
全双工： 客户端和服务器可同时发送和接收数据。
低开销： 握手后的数据帧头部信息非常小。
基于 TCP： 提供可靠的数据传输。
协议切换： 通过 HTTP/1.1 的 Upgrade 机制启动。

2. curl 工具简介

curl (Client URL) 是一个利用 URL 语法传输数据的命令行工具和库（libcurl）。它支持多种协议，包括 HTTP, HTTPS, FTP, FTPS, SCP, SFTP, LDAP, SMB, SMTP 等等。其核心优势在于：

功能丰富： 支持设置请求方法、头部、Cookie、用户代理、代理、认证、SSL/TLS 选项等。
脚本友好： 易于集成到 Shell 脚本、自动化任务中。
跨平台： 在 Linux, macOS, Windows 等主流操作系统上均可用。
调试利器： -v (verbose) 和 -i (include headers) 等选项提供了详细的网络交互信息。

二、使用 curl 发起 WebSocket 握手

WebSocket 连接的建立始于一个标准的 HTTP GET 请求，但包含了一些特殊的头部信息，告知服务器客户端希望将协议升级到 WebSocket。curl 完全有能力发送这样的 HTTP 请求。

握手关键头部：

Connection: Upgrade: 表明客户端希望升级协议。
Upgrade: websocket: 指定希望升级到的协议是 WebSocket。
Sec-WebSocket-Version: 13: 指定使用的 WebSocket 协议版本（目前最常用的是 13）。
Sec-WebSocket-Key: 一个由客户端生成的 Base64 编码的随机 nonce（一个 16 字节的随机值）。服务器会用这个 Key 结合一个固定的 GUID ("258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11") 计算出一个 Sec-WebSocket-Accept 值返回，用于确认握手。
Origin (可选但推荐): 表明请求发起的源，用于浏览器的同源策略检查，服务器端可能需要。
Sec-WebSocket-Protocol (可选): 指定客户端支持的子协议列表，服务器可以选择其中一个并在响应中返回。
Sec-WebSocket-Extensions (可选): 指定客户端支持的扩展。

使用 curl 模拟握手请求：

假设我们要连接到一个公开的 WebSocket echo 服务器 ws://echo.websocket.org (注意：ws:// 是非加密的 WebSocket，wss:// 是基于 TLS 的加密 WebSocket，类似于 HTTP 和 HTTPS)。

```bash

生成一个随机的 Sec-WebSocket-Key (可以使用 openssl 或其他工具)

这里用一个示例值，实际应用中应动态生成

SEC_WEBSOCKET_KEY=$(openssl rand -base64 16)

使用 curl 发送握手请求

-i: 显示响应头部

-N: 禁用缓冲，尝试保持连接 (虽然对标准 curl 处理 ws 数据流效果有限)

-H: 添加自定义头部

-v: 显示详细的通信过程，包括请求和响应头部

curl -i -N \
-H "Connection: Upgrade" \
-H "Upgrade: websocket" \
-H "Sec-WebSocket-Version: 13" \
-H "Sec-WebSocket-Key: ${SEC_WEBSOCKET_KEY}" \
-H "Origin: http://example.com" \
http://echo.websocket.org/
# 注意: URL 仍然使用 http:// 或 https://，因为握手是基于 HTTP 的
# 如果是 wss://，则 URL 应为 https://
```

预期服务器响应 (握手成功):

如果服务器支持 WebSocket 并且接受连接，它会返回一个 HTTP/1.1 101 Switching Protocols 的响应，并包含相应的头部：

http HTTP/1.1 101 Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo= # 这是服务器根据你的 Key 计算出的值 ... (其他可能的头部，如 Sec-WebSocket-Protocol)

观察与局限性 (传统 curl)

当你执行上述命令时，你会看到：

curl 成功发送了带有指定头部的 HTTP GET 请求 (使用 -v 可以详细看到)。
如果服务器响应 101，curl 会显示这个响应头部 (因为有 -i)。
关键点： 在传统的 curl 版本（大约 7.86.0 之前）或不使用特定 WebSocket 选项的情况下，curl 在收到 101 响应后，通常会认为 HTTP 交互已经完成，然后退出。它本身并不理解 WebSocket 的帧结构，也无法维持连接并处理后续的双向数据流。-N 选项尝试保持连接，但 curl 仍然不知道如何解析或发送 WebSocket 帧。

所以，使用标准 curl 发送握手请求的主要用途是测试服务器是否正确响应了升级请求，或者调试握手过程中的头部问题。 你无法用这种方式进行实际的 WebSocket 数据交互。

三、现代 curl 的 WebSocket 支持 (>= 7.86.0)

好消息是，curl 社区意识到了直接支持 WebSocket 的需求。从大约 curl 7.86.0 版本开始，引入了实验性的原生 WebSocket 支持。你需要确保你的 curl 版本足够新。可以通过 curl --version 查看。

启用 WebSocket 支持：

新的 curl 版本提供了 --ws (或类似的，具体可能随版本微调，查阅 curl --help 或 man curl) 选项来指示 curl 进行 WebSocket 通信。

基本用法：

```bash

连接到 WebSocket 服务器

curl 会自动处理握手过程

连接建立后，curl 会监听来自服务器的消息并打印到 stdout

可以通过 stdin 发送消息给服务器

curl --ws ws://echo.websocket.org/
```

发送消息：

连接建立后，curl 会保持在前台运行。你可以：

从标准输入 (stdin) 发送： 在终端直接输入文本，按 Enter 键，curl 会将其作为 WebSocket 文本消息发送出去。
bash # 运行命令后，终端会等待输入 curl --ws ws://echo.websocket.org/ # 在终端输入: Hello WebSocket! # 按 Enter 发送 # 服务器 (echo.websocket.org) 会回显: Hello WebSocket! # 按 Ctrl+C 退出
使用 -T 或 --upload-file 发送文件内容：
bash echo "Data from file" > message.txt curl --ws -T message.txt ws://echo.websocket.org/
这通常会发送文件内容作为一个或多个消息。具体行为可能取决于 curl 的实现和 WebSocket 服务器。
通过管道 (Pipe) 发送：
bash echo "Piped message" | curl --ws ws://echo.websocket.org/
这通常会在发送完管道数据后关闭连接。

接收消息：

curl 会将从服务器收到的 WebSocket 消息打印到标准输出 (stdout)。对于 echo.websocket.org 这样的回显服务器，你发送什么，就会在 stdout 上看到同样的内容被打印出来。

使用 wss:// (安全 WebSocket):

连接到安全的 WebSocket 服务器 (wss://) 与连接 HTTPS 类似，curl 会自动处理 TLS 握手。

bash curl --ws wss://echo.websocket.org/

如果服务器证书有问题（例如自签名证书），你可能需要使用 -k 或 --insecure 选项来跳过证书验证（注意：这在生产环境中是不安全的！）。

bash curl -k --ws wss://your-secure-ws-server.com/

控制与选项 (--ws-options):

较新的 curl 版本可能还提供了 --ws-options 来更精细地控制 WebSocket 行为，例如：

消息类型: 指定发送二进制消息还是文本消息。
Ping/Pong: 控制自动发送 Ping 帧以保持连接活跃。
关闭: 控制发送 Close 帧的方式。

具体的选项请查阅你所用 curl 版本的官方文档 (man curl)。

示例：发送特定消息并退出

如果你只想发送一条消息然后断开，可以结合使用 echo 和管道：

bash echo "Single message test" | curl --ws ws://echo.websocket.org/

curl 发送完来自 echo 的数据后，stdin 关闭，curl 通常会发送一个 Close 帧并退出。

四、 curl 操作 WebSocket 的优势与场景

即便有了原生支持，curl 作为 WebSocket 客户端相比专门工具仍有其特点和适用场景：

普及性与易获取性： curl 几乎预装在所有 Linux 发行版和 macOS 中，Windows 上也容易安装。在很多环境中，它可能是唯一立即可用的命令行网络工具。
脚本集成： curl 的命令行接口非常适合嵌入到 Shell 脚本、CI/CD 流程或自动化测试中，用于执行简单的 WebSocket 健康检查、发送触发消息或验证握手。
握手调试： 结合 -v 选项，curl 依然是观察 WebSocket 握手过程（HTTP Upgrade 部分）的极佳工具，可以清晰看到请求和响应的头部细节。
简单交互测试： 对于只需连接、发送几条消息、接收响应并断开的简单场景，curl --ws 提供了一种快速便捷的方式，无需安装额外依赖。
网络选项复用： 可以利用 curl 丰富的网络配置选项，如代理设置 (-x)、连接超时 (--connect-timeout)、速率限制 (--limit-rate) 等，这些可能在简单的专用 WebSocket 工具中不那么容易配置。

五、 curl 操作 WebSocket 的局限性

尽管新版本 curl 提供了原生支持，但与专门的 WebSocket 客户端工具相比，仍存在一些局限性：

交互性有限： curl 的 --ws 模式主要是流式处理 stdin/stdout。对于需要复杂交互、发送不同类型消息（文本/二进制）、处理 Ping/Pong、管理多个并发连接或进行精细帧控制的场景，curl 可能不够灵活或功能不足。
版本依赖： 原生 WebSocket 支持需要较新版本的 curl (>= 7.86.0)，在一些更新缓慢的系统或旧环境中可能无法使用。
错误处理和状态反馈： 专用工具通常提供更友好的错误报告、连接状态指示以及对 WebSocket 关闭代码和原因的更清晰反馈。
复杂协议处理： 对于使用了子协议（Subprotocols）或扩展（Extensions）的 WebSocket 服务，curl 的支持可能不如专用库或工具完善。
二进制数据处理： 虽然 curl 可以发送二进制数据，但通过 stdin/stdout 处理可能不如专用工具直接操作二进制文件或缓冲区方便。

六、替代与补充：专用 WebSocket 命令行工具

当 curl 的功能无法满足需求时，可以考虑使用专门为 WebSocket 设计的命令行工具，它们通常提供更强大的交互能力和更完善的协议支持。一些流行的选择包括：

wscat: (Node.js 包) 一个非常流行的 WebSocket 客户端工具，支持交互式发送/接收消息，指定子协议、头部、源等。安装：npm install -g wscat。用法示例：wscat -c ws://echo.websocket.org/。
websocat: 一个功能强大的“网络瑞士军刀”，专注于 WebSocket 和 Socket。支持多种模式（客户端、服务器、代理等），强大的选项和脚本能力。通常需要单独编译或通过包管理器安装。
Python 脚本 (使用 websockets 库): 对于更复杂的逻辑或自动化，使用 Python 的 websockets 库编写脚本是一个非常灵活的选择。
Node.js 脚本 (使用 ws 库): 类似地，Node.js 的 ws 库也是构建自定义 WebSocket 客户端或服务器的强大工具。

七、实践案例与技巧

检查 WebSocket 服务是否在线并正确响应握手：
bash curl -I -N -H "Connection: Upgrade" -H "Upgrade: websocket" -H "Sec-WebSocket-Version: 13" -H "Sec-WebSocket-Key: $(openssl rand -base64 16)" http://your-ws-server.com/path # 检查是否返回 101 Switching Protocols # -I 只获取头部，更快
使用新版 curl 发送 JSON 消息：
bash echo '{"action": "subscribe", "channel": "news"}' | curl --ws wss://api.example.com/stream
在脚本中测试 WebSocket 连接和简单响应：
```bash
#!/bin/bash
SERVER_URL="ws://echo.websocket.org/"
MESSAGE="Hello from script"

使用 --max-time 限制总时间，--connect-timeout 限制连接时间

使用管道发送消息，grep 检查回显是否包含发送的消息

注意：这种方式很简单，但可能因时序问题不够健壮

echo "$MESSAGE" | curl --ws --max-time 5 --connect-timeout 3 "$SERVER_URL" 2>/dev/null | grep -q "$MESSAGE"

if [ $? -eq 0 ]; then
echo "WebSocket echo test PASSED"
else
echo "WebSocket echo test FAILED"
exit 1
fi
```
调试握手失败：
如果连接失败，特别是握手阶段就失败（例如收到 4xx 错误），务必使用 -v 选项：
bash curl -v -i -N \ -H "Connection: Upgrade" \ -H "Upgrade: websocket" \ -H "Sec-WebSocket-Version: 13" \ -H "Sec-WebSocket-Key: $(openssl rand -base64 16)" \ http://your-ws-server.com/path
仔细检查你发送的头部是否正确，以及服务器返回的错误信息和头部。常见问题可能包括：
- Sec-WebSocket-Key 格式错误。
- Origin 头部不被服务器接受。
- URL 路径错误。
- 服务器需要特定的认证信息（可能通过 Cookie 或其他头部传递）。

八、总结

curl 作为一款极其通用的命令行网络工具，确实具备与 WebSocket 服务进行交互的能力。

对于 所有版本 的 curl，都可以用来发送 WebSocket 握手请求（本质上是一个带有特殊头部的 HTTP GET 请求），这对于测试服务器是否正确响应升级请求、调试握手头部问题非常有用。然而，标准 curl 在握手成功后无法处理后续的 WebSocket 帧和维持双向通信。
对于 较新版本 的 curl (>= 7.86.0)，通过引入 --ws 等选项，提供了原生的 WebSocket 支持。这使得 curl 能够完成握手、建立持久连接，并通过标准输入/输出发送和接收 WebSocket 消息。这极大地扩展了 curl 在 WebSocket 场景下的应用范围，特别适合简单的测试、脚本自动化和快速验证。

尽管如此，curl 的 WebSocket 功能相较于 wscat、websocat 或使用 Python/Node.js 库编写的专用客户端，在交互性、协议细节控制、错误处理和复杂场景支持方面仍有差距。

最终选择哪种工具取决于具体需求：

需要快速检查握手或在脚本中进行简单 WebSocket 交互，且环境中有较新版 curl？ curl --ws 是个不错的选择。
只需要调试握手过程？ 任何版本的 curl 加上 -v 都可以胜任。
需要进行复杂的交互式测试、处理二进制数据、精细控制协议特性或开发健壮的客户端应用？ 专用工具（如 wscat, websocat）或编程语言库是更优的选择。

理解 curl 在 WebSocket 方面的能力和限制，并了解何时选择更专业的工具，将使你在处理现代网络协议时更加得心应手。curl 的不断进化也再次证明了其作为命令行网络操作基石的持久生命力。

作者：admin

链接：https://hostlocvps.com/2025/04/15/%e5%91%bd%e4%bb%a4%e8%a1%8c%e5%b7%a5%e5%85%b7-curl-%e6%93%8d%e4%bd%9c-websocket/

文章版权归作者所有，未经允许请勿转载。

THE END

Element Plus 完全上手：配置、组件与实例详解

<<上一篇

什么是 MCP Server？一文读懂其核心概念

下一篇>>