WebSocket

Bilibili 直播弹幕 WebSocket 协议

tcp流调用图

tcp服务器为: broadcastlv.chat.bilibili.com

当前关于ws重要信息

WS_OP_HEARTBEAT: 2, //心跳
WS_OP_HEARTBEAT_REPLY: 3, //心跳回应 
WS_OP_MESSAGE: 5, //弹幕,消息等
WS_OP_USER_AUTHENTICATION: 7,//用户进入房间
WS_OP_CONNECT_SUCCESS: 8, //进房回应
WS_PACKAGE_HEADER_TOTAL_LENGTH: 16,//头部字节大小
WS_PACKAGE_OFFSET: 0,
WS_HEADER_OFFSET: 4,
WS_VERSION_OFFSET: 6,
WS_OPERATION_OFFSET: 8,
WS_SEQUENCE_OFFSET: 12,
WS_BODY_PROTOCOL_VERSION_NORMAL: 0,//普通消息
WS_BODY_PROTOCOL_VERSION_BROTLI: 3,//brotli压缩信息
WS_HEADER_DEFAULT_VERSION: 1,
WS_HEADER_DEFAULT_OPERATION: 1,
WS_HEADER_DEFAULT_SEQUENCE: 1,
WS_AUTH_OK: 0,
WS_AUTH_TOKEN_ERROR: -101

调用地址

普通未加密的 WebSocket 连接： ws://broadcastlv.chat.bilibili.com:2244/sub
使用 SSL 的 WebSocket 连接： wss://broadcastlv.chat.bilibili.com/sub

数据包格式

发送和接收的包都是这种格式。

偏移	长度	类型	字节序	名称	说明
0	4	int	Big Endian	Packet Length	数据包长度
4	2	int	Big Endian	Header Length	数据包头部长度（固定为 `16`）
6	2	int	Big Endian	Protocol Version	协议版本（见下文）
8	4	int	Big Endian	Operation	操作类型（见下文）
12	4	int	Big Endian	Sequence Id	数据包头部长度（固定为 `1`）
16	-	byte[]	-	Body	数据内容

同一个 WebSocket Frame 可能包含多个 Bilibili 直播数据包，每个 Bilibili 直播数据包 直接首尾相连，数据包长度只表示 Bilibili 直播数据包 的长度，并非 WebSocket Frame 的长度。

2020.6.4 现版本弹幕协议中数据包长度就是整个WebSocket Frame的长度，而并非直播数据包长度，因此已无法通过offset来切割相邻的直播数据包。获得数据后也不能直接使用JSON.parse进行解析，需要将多条json数据切割。

2021.7.12 现版本协议增加brotli压缩信息

协议版本

值	Body 格式	说明
0	JSON	JSON纯文本，可以直接通过 `JSON.stringify` 解析
1	Int 32 Big Endian	Body 内容为房间人气值
2	Buffer	压缩过的 Buffer，Body 内容需要用zlib.inflate解压出一个新的数据包，然后从数据包格式那一步重新操作一遍
3	Buffer	压缩信息,需要brotli解压,然后从数据包格式那一步重新操作一遍

操作类型

值	发送者	Body 格式	名称	说明
2	客户端	(空)	心跳	不发送心跳包，70 秒之后会断开连接，通常每 30 秒发送 1 次
3	服务器	Int 32 Big Endian	心跳回应	Body 内容为房间人气值
5	服务器	JSON	通知	弹幕、广播等全部信息
7	客户端	JSON	进房	WebSocket 连接成功后的发送的第一个数据包，发送要进入房间 ID
8	服务器	(空)	进房回应

进房 JSON 内容

{
  "clientver": "1.6.3",
  "platform": "web",
  "protover": 2,
  "roomid": 23058,
  "uid": 0,
  "type": 2
}

字段	必选	类型	说明
clientver	false	string	例如 `"1.5.10.1"`
platform	false	string	例如 `"web"`
protover	false	number	`1` 或者 `2`
roomid	true	number	房间长 ID，可以通过 `room_init` API 获取
uid	false	number	uin，可以通过 `getUserInfo` API 获取
type	false	number	不知道啥，总之写 `2`

protover 为 1 时不会使用zlib压缩，为 2 时会发送带有zlib压缩的包，也就是数据包协议为 2 。

消息类型

1.弹幕类

字段	说明
DANMU_MSG	弹幕消息
WELCOME_GUARD	欢迎xxx老爷
ENTRY_EFFECT	欢迎舰长进入房间
WELCOME	欢迎xxx进入房间
SUPER_CHAT_MESSAGE_JPN
SUPER_CHAT_MESSAGE	二个都是SC留言

2.礼物类

字段	说明
SEND_GIFT	投喂礼物
COMBO_SEND	连击礼物

3.天选之人类

字段	说明
ANCHOR_LOT_START	天选之人开始完整信息
ANCHOR_LOT_END	天选之人获奖id
ANCHOR_LOT_AWARD	天选之人获奖完整信息

4.上船类

字段	说明
GUARD_BUY	上舰长
USER_TOAST_MSG	续费了舰长
NOTICE_MSG	在本房间续费了舰长

5.分区排行类

字段	说明
ACTIVITY_BANNER_UPDATE_V2	小时榜变动

6.关注数变化类

字段	说明
ROOM_REAL_TIME_MESSAGE_UPDATE	粉丝关注变动

心跳回应

内容是一个 4 字节的 Big Endian 的整数，表示房间人气

连接过程

这里以浏览器 JavaScript 自带的 WebSocket 说明

声明encode和decode方法

const textEncoder = new TextEncoder('utf-8');
const textDecoder = new TextDecoder('utf-8');

const readInt = function(buffer,start,len){
  let result = 0
  for(let i=len - 1;i >= 0;i--){
    result += Math.pow(256,len - i - 1) * buffer[start + i]
  }
  return result
}

const writeInt = function(buffer,start,len,value){
  let i=0
  while(i<len){
    buffer[start + i] = value/Math.pow(256,len - i - 1)
    i++
  }
}

const encode = function(str,op){
  let data = textEncoder.encode(str);
  let packetLen = 16 + data.byteLength;
  let header = [0,0,0,0,0,16,0,1,0,0,0,op,0,0,0,1]
  writeInt(header,0,4,packetLen)
  return (new Uint8Array(header.concat(...data))).buffer
}
const decode = function(blob){
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    let reader = new FileReader();
    reader.onload = function (e){
      let buffer = new Uint8Array(e.target.result)
      let result = {}
      result.packetLen = readInt(buffer,0,4)
      result.headerLen = readInt(buffer,4,2)
      result.ver = readInt(buffer,6,2)
      result.op = readInt(buffer,8,4)
      result.seq = readInt(buffer,12,4)
      if(result.op === 5){
        result.body = []
        let offset = 0;
        while(offset < buffer.length){
          let packetLen = readInt(buffer,offset + 0,4)
          let headerLen = 16// readInt(buffer,offset + 4,4)
          let data = buffer.slice(offset + headerLen, offset + packetLen);
          let body = textDecoder.decode(data);
          if(body){
            result.body.push(JSON.parse(body));
          }
          offset += packetLen;
        }
      }else if(result.op === 3){
        result.body = {
          count: readInt(buffer,16,4)
        };
      }
      resolve(result)
    }
    reader.readAsArrayBuffer(blob);
  });
}

连接 WebSocket并发送进入房间请求

const ws = new WebSocket('wss://broadcastlv.chat.bilibili.com:2245/sub');
ws.onopen = function () {
  ws.send(encode(JSON.stringify({
    roomid: 23058
  }), 7));
};
// 如果使用的是控制台，这两句一定要一起执行，否侧onopen不会被触发

这个数据包必须为连接以后的第一个数据包，5 秒内不发送进房数据包，服务器主动断开连接，任何数据格式错误将直接导致服务器主动断开连接。

每隔 30 秒发送一次心跳

setInterval(function () {
  ws.send(encode('', 2));
}, 30000);

接收

ws.onmessage = async function (msgEvent) {
  const packet = await decode(msgEvent.data);
  switch (packet.op) {
    case 8:
      console.log('加入房间');
      break;
    case 3:
      const count = packet.body.count
      console.log(`人气：${count}`);
      break;
    case 5:
      packet.body.forEach((body)=>{
        switch (body.cmd) {
          case 'DANMU_MSG':
            console.log(`${body.info[2][1]}: ${body.info[1]}`);
            break;
          case 'SEND_GIFT':
            console.log(`${body.data.uname} ${body.data.action} ${body.data.num} 个 ${body.data.giftName}`);
            break;
          case 'WELCOME':
            console.log(`欢迎 ${body.data.uname}`);
            break;
          // 此处省略很多其他通知类型
          default:
            console.log(body);
        }
      })
      break;
    default:
      console.log(packet);
  }
};

5.PS

有时候弹幕消息主体经过压缩，导致不能解析

浏览器中，decode方法改写如下：

const decode = function(blob){
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    let reader = new FileReader();
    reader.onload = function (e){
      let buffer = new Uint8Array(e.target.result)
      let result = {}
      result.packetLen = readInt(buffer,0,4)
      result.headerLen = readInt(buffer,4,2)
      result.ver = readInt(buffer,6,2)
      result.op = readInt(buffer,8,4)
      result.seq = readInt(buffer,12,4)
      if(result.op === 5){
        result.body = []
        let offset = 0;
        while(offset < buffer.length){
          let packetLen = readInt(buffer,offset + 0,4)
          let headerLen = 16// readInt(buffer,offset + 4,4)
          let data = buffer.slice(offset + headerLen, offset + packetLen);

          /**
           * 仅有两处更改
           * 1. 引入pako做message解压处理，具体代码链接如下
           *    https://github.com/nodeca/pako/blob/master/dist/pako.js
           * 2. message文本中截断掉不需要的部分，避免JSON.parse时出现问题
           */
          /** let body = textDecoder.decode(pako.inflate(data));
          if (body) {
              // 同一条 message 中可能存在多条信息，用正则筛出来
              const group = body.split(/[\x00-\x1f]+/);
              group.forEach(item => {
                try {
                  result.body.push(JSON.parse(item));
                }
                catch(e) {
                  // 忽略非 JSON 字符串，通常情况下为分隔符
                }
              });
          }**/
          
          let body = '';
          try {
              // pako可能无法解压
              body = textDecoder.decode(pako.inflate(data));
          }
          catch (e){
             body = textDecoder.decode(data)
          }

          if (body) {
              // 同一条 message 中可能存在多条信息，用正则筛出来
              const group = body.split(/[\x00-\x1f]+/);
              group.forEach(item => {
                try {
                  const parsedItem = JSON.parse(item);
                  if (typeof parsedItem === 'object') {
                      result.body.push(parsedItem);
                  } else {
                      // 这里item可能会解析出number
                      // 此时可以尝试重新用pako解压data（携带转换参数）
                      // const newBody = textDecoder.decode(pako.inflate(data, {to: 'String'}))
                      // 重复上面的逻辑，筛选可能存在的多条信息
                      // 初步验证，这里可以解析到INTERACT_WORD、DANMU_MSG、ONLINE_RANK_COUNT
                      // SEND_GIFT、SUPER_CHAT_MESSAGE
                  }
                }
                catch(e) {
                  // 忽略非 JSON 字符串，通常情况下为分隔符
                }
              });
          }

          offset += packetLen;
        }
      }else if(result.op === 3){
        result.body = {
          count: readInt(buffer,16,4)
        };
      }
      resolve(result)
    }
    reader.readAsArrayBuffer(blob);
  });
}

nodejs中，decode方法改写如下：

const zlib = require('zlib');

const decoder = function (blob) {
  let buffer = new Uint8Array(blob)
  let result = {}
  result.packetLen = readInt(buffer, 0, 4)
  result.headerLen = readInt(buffer, 4, 2)
  result.ver = readInt(buffer, 6, 2)
  result.op = readInt(buffer, 8, 4)
  result.seq = readInt(buffer, 12, 4)
  if (result.op === 5) {
    result.body = []
    let offset = 0;
    while (offset < buffer.length) {
      let packetLen = readInt(buffer, offset + 0, 4)
      let headerLen = 16// readInt(buffer,offset + 4,4)
      if (result.ver == 2) {
        let data = buffer.slice(offset + headerLen, offset + packetLen);
        let newBuffer = zlib.inflateSync(new Uint8Array(data));
        const obj = decoder(newBuffer);
        const body = obj.body;
        result.body = result.body.concat(body);
      } else {
        let data = buffer.slice(offset + headerLen, offset + packetLen);
        let body = textDecoder.decode(data);
        if (body) {
          result.body.push(JSON.parse(body));
        }
      }
      let body = textDecoder.decode(pako.inflate(data));
          if (body) {
              result.body.push(JSON.parse(body.slice(body.indexOf("{"))));
          }
      offset += packetLen;
    }
  } else if (result.op === 3) {
    result.body = {
      count: readInt(buffer, 16, 4)
    };
  }
  return result;
}

const decode = function (blob) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    const result = decoder(blob);
    resolve(result)
  });
}

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