Pythonでのパケットのデコード(?)について

Question

###pythonでのパケットのデコード
現在、独学でネットワークプログラミングについて勉強している者です。その途中で一つわからな
いことが出たので質問させていただきます。

今、websocketサーバーのソースコードをgithubから見つけ読んでいたのですが、
クライアントから到着したパケットを解析するメソッドにおいて

def _parseMessage(self, byte):
    self.fin = byte & 0x80
    self.opcode = byte & 0x0F
    rsv = byte & 0x70

(URLです。)
https://github.com/dpallot/simple-websocket-server/blob/master/SimpleWebSocketServer/SimpleWebSocketServer.py#L415

という記述を見つけました。self.finはメッセージの最後の断片であるかどうかを表すものであり、
self.opcodeはペイロードの解釈の定義、rsvは予約済みビットであることはRFCなどから理解で
きるのですが、なぜbyte & 0x80というふうにビット演算子を使用しているのかその意図がよくわ
かりません。
例えばself.finであれば

self.fin = byte & 0x80 
#これ↑は
128  = 129  & 128  # byteには129が渡されていました。また,0x80は128でありました。

というふうになるのですが、なぜこうする必要があるのか。

下手な説明で申し訳ありませんが、よろしくおねがいします。

Answer 1

_parseMessage に渡ってくる1byteのデータの最初のbitがfinを表すためです。
最初のbit, つまり1byteの最上位ビットを調べたいので、 0x80 = 2進数表現だと 0b10000000 でマスクしています。

RFC 6455 The WebSocket Protocol - 5.2. Base Framing Protocol から引用します

      0                   1                   2                   3
      0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
     +-+-+-+-+-------+-+-------------+-------------------------------+
     |F|R|R|R| opcode|M| Payload len |    Extended payload length    |
     |I|S|S|S|  (4)  |A|     (7)     |             (16/64)           |
     |N|V|V|V|       |S|             |   (if payload len==126/127)   |
     | |1|2|3|       |K|             |                               |
     +-+-+-+-+-------+-+-------------+ - - - - - - - - - - - - - - - +
     |     Extended payload length continued, if payload len == 127  |
     + - - - - - - - - - - - - - - - +-------------------------------+
     |                               |Masking-key, if MASK set to 1  |
     +-------------------------------+-------------------------------+
     | Masking-key (continued)       |          Payload Data         |
     +-------------------------------- - - - - - - - - - - - - - - - +
     :                     Payload Data continued ...                :
     + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - +
     |                     Payload Data continued ...                |
     +---------------------------------------------------------------+

   FIN:  1 bit

      Indicates that this is the final fragment in a message.  The first
      fragment MAY also be the final fragment.

この図から、最初の1byte = 8bitの構成要素の内、0x80(=0b10000000)でマスクするとFIN, 0x0F(=0b00001111)でマスクするとopcodeが取得出来ることが分かります。

ソースコード中のコードをこれに従って読み解くと以下のようになります。

    self.fin = byte & 0x80  # 0b10000000でマスク
    self.opcode = byte & 0x0F  # 0b00001111でマスク
    rsv = byte & 0x70  # 0b01110000 でマスク

通信データのパケットでは、1byteの中に複数の情報を詰め込んでいるため、1byte未満のbit単位で値を解釈する必要があるため、このようにマスク処理をして、興味のあるbitの状態を確認します。このようなデータを読み解く際に、1byteのデータをそのまま10進数で解釈しないほうがよいです。

Comments

[shimizukawa]

余談ですが、Pythonのbin関数を使うと、bitの状態を視覚的に見易くなるのでデバッグ時に重宝します。

>>> print(bin(129))
0b10000001

慣れてくると16進数表現でも十分に理解できるようになってきますよ。

>>> print(hex(129))
0x81

[退会済みユーザー]

早速の回答ありがとうございます。疑問が解決し、また、自分のパケットの図の解釈が間違っていたこともわかりました。これで先に進めます。ありがとうございました！