使用Boost.Beast建立SSL WebSocket连接需多次async_handshake？

我在使用Boost.Beast和Boost.Asio建立带SSL的WebSocket连接时遇到问题：只有同时调用beast::websocket::stream及其SSL next_layer()的async_handshake，连接才能正常工作。若仅调用ws的handshake，会报错‘uninitialized (SSL routines)’。想确认此做法是否为正确标准的实现方式，寻求相关见解与建议。

相关代码 #

// Relevant part of the code
class WebSocketClient : public std::enable_shared_from_this<WebSocketClient> {
public:
    // ... (other members)

    void onConnect(const boost::system::error_code& ec, const tcp::endpoint&) {
        if (!ec) {
            // WebSocket initialization
            ws_ = beast::websocket::stream<ssl::stream<beast::tcp_stream>>(io_context_, ssl_context_);

            // This version works for me, but is it correct?
            ws_.next_layer().async_handshake(ssl::stream_base::client, std::bind(&WebSocketClient::onSslHandshake, shared_from_this(), std::placeholders::_1));
            
            // Perform WebSocket handshake asynchronously
            ws_.async_handshake(host_, target_, "/", std::bind(&WebSocketClient::onHandshake, shared_from_this(), std::placeholders::_1));
        } else {
            std::cerr << "Connection error: " << ec.message() << std::endl;
        }
    }
    // ... (other methods)
private:
    asio::io_context& io_context_;
    ssl::context& ssl_context_;
    beast::websocket::stream<ssl::stream<beast::tcp_stream>> ws_;
    std::string host_;
    std::string target_;

    // ... (other members)
};

解答 #

你的当前实现存在严重问题：同时发起SSL异步握手和WebSocket异步握手是错误的，这属于并发操作底层IO流，会导致未定义行为，只是碰巧在你的环境中暂时“工作”了。

错误原因

当你直接调用ws_.async_handshake()时，底层的SSL流还未完成握手初始化，处于未就绪状态，因此会抛出‘uninitialized (SSL routines)’错误。而你同时发起两个异步操作时，只是运气好让SSL握手先完成了，但这种依赖执行顺序的写法完全不可靠，在不同环境或负载下必然会出问题。

正确的标准流程

带SSL的WebSocket连接必须遵循严格的顺序：

1. 完成TCP连接
2. 先完成SSL层的握手（确保加密通道建立）
3. 再执行WebSocket协议的握手

修正后的代码示例

void onConnect(const boost::system::error_code& ec, const tcp::endpoint&) {
    if (!ec) {
        ws_ = beast::websocket::stream<ssl::stream<beast::tcp_stream>>(io_context_, ssl_context_);
        
        // 先发起SSL异步握手，完成后再执行WS握手
        ws_.next_layer().async_handshake(ssl::stream_base::client, 
            std::bind(&WebSocketClient::onSslHandshake, shared_from_this(), std::placeholders::_1));
    } else {
        std::cerr << "Connection error: " << ec.message() << std::endl;
    }
}

void onSslHandshake(const boost::system::error_code& ec) {
    if (!ec) {
        // SSL握手成功后，再发起WebSocket异步握手
        ws_.async_handshake(host_, target_, "/", 
            std::bind(&WebSocketClient::onHandshake, shared_from_this(), std::placeholders::_1));
    } else {
        std::cerr << "SSL handshake error: " << ec.message() << std::endl;
    }
}

void onHandshake(const boost::system::error_code& ec) {
    if (!ec) {
        // WebSocket连接成功，开始发送/接收数据
        std::cout << "WebSocket handshake successful" << std::endl;
    } else {
        std::cerr << "WebSocket handshake error: " << ec.message() << std::endl;
    }
}

额外注意事项

• 确保ws_的初始化是正确的：如果ws_是类成员，建议在构造函数中直接初始化，而不是在onConnect中赋值，避免默认构造的空流带来的潜在问题。
• 始终检查异步操作返回的error_code，及时处理错误情况，避免资源泄漏或连接异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SpeakX