本文旨在帮助初学者掌握在PHP中使用WebSocket的关键概念和技术。我们将深入讨论从建立连接、绑定到监听等各方面的操作，并提供易于理解和实践的指导。
一、socket协议的简介
WebSocket是什么，有什么优点
WebSocket是一个持久化的协议，这是相对于http非持久化来说的。
举个简单的例子
HTTP/1.0和HTTP/1.1协议在每次请求-响应周期中都需要建立和关闭连接，这在实时通信场景下效率较低。虽然HTTP/1.1引入了持久连接（keep-alive），但仍然存在着单向通信的限制，服务器无法主动向客户端推送数据，这对于实时通信是不利的。
相比之下，WebSocket协议通过建立一次握手连接后，可以实现持久化连接，并且支持全双工通信。这意味着服务器和客户端之间可以在同一个连接上双向发送数据，服务器可以主动向客户端推送消息，从而实现了实时通信的要求。
通过使用WebSocket，开发者可以建立一个稳定的、低延迟的双向通信通道，适用于需要实时交互和推送消息的应用场景，比如在线聊天、实时数据更新等。
二、介绍client与server之间的socket连接原理
client与server之间的Socket连接原理是建立在TCP/IP协议栈之上的。在介绍Socket连接原理之前，我们先来理解一下Socket的概念：
Socket是应用层与传输层之间的接口，它允许应用程序通过网络进行通信。在TCP/IP协议中，Socket是通过IP地址和端口号来唯一标识的。
下面是client与server之间Socket连接的简要原理：
1. 建立连接（Connection Establishment）：
客户端（client）向服务器（server）发起连接请求。客户端需要知道服务器的IP地址和端口号。
服务器在指定端口上监听（listen）传入的连接请求。
服务器接受连接请求，创建一个新的套接字（socket），用于与客户端通信。
一旦连接建立成功，客户端和服务器之间就可以通过各自的套接字进行数据交换。
2. 数据传输（Data Transfer）：
一旦连接建立，客户端和服务器可以通过各自的套接字发送和接收数据。
数据通过套接字的读取和写入操作进行传输，使用TCP协议确保可靠的数据传输。
3. 关闭连接（Connection Termination）：
当通信结束或者需要关闭连接时，客户端或服务器可以发起关闭连接的请求。
发起关闭连接的一方发送一个终止连接的请求，另一方确认，并且双方的套接字被关闭。
Socket连接的建立和维护是通过TCP协议来实现的，它提供了可靠的、全双工的数据传输通道，使得客户端和服务器能够进行双向通信。在实际应用中，开发者需要使用编程语言提供的Socket API来实现Socket连接，这样就可以在应用程序中创建、管理和控制Socket连接，实现数据的发送和接收。
socket建立连接原理图
三、PHP中建立socket的过程讲解
1、在PHP中，client与server之间建立socket通信，首先在PHP中创建socket并监听端口信息，代码如下：
//传相应的IP与端口进行创建socket操作
function WebSocket($address,$port){
$server = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
socket_set_option($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);//1表示接受所有的数据包
socket_bind($server, $address, $port);
socket_listen($server);
return $server;
}2、设计一个循环挂起WebSocket通道，进行数据的接收、处理和发送
//对创建的socket循环进行监听，处理数据
function run(){
//死循环，直到socket断开
while(true){
$changes=$this->sockets;
$write=NULL;
$except=NULL;
/*
//这个函数是同时接受多个连接的关键，我的理解它是为了阻塞程序继续往下执行。
socket_select ($sockets, $write = NULL, $except = NULL, NULL);
$sockets可以理解为一个数组，这个数组中存放的是文件描述符。当它有变化（就是有新消息到或者有客户端连接/断开）时，socket_select函数才会返回，继续往下执行。
$write是监听是否有客户端写数据，传入NULL是不关心是否有写变化。
$except是$sockets里面要被排除的元素，传入NULL是”监听”全部。
最后一个参数是超时时间
如果为0：则立即结束
如果为n>1: 则最多在n秒后结束，如遇某一个连接有新动态，则提前返回
如果为null：如遇某一个连接有新动态，则返回
*/
socket_select($changes,$write,$except,NULL);
foreach($changes as $sock){
//如果有新的client连接进来，则
if($sock==$this->master){
//接受一个socket连接
$client=socket_accept($this->master);
//给新连接进来的socket一个唯一的ID
$key=uniqid();
$this->sockets[]=$client; //将新连接进来的socket存进连接池
$this->users[$key]=array(
'socket'=>$client, //记录新连接进来client的socket信息
'shou'=>false //标志该socket资源没有完成握手
);
//否则1.为client断开socket连接，2.client发送信息
}else{
$len=0;
$buffer='';
//读取该socket的信息，注意：第二个参数是引用传参即接收数据，第三个参数是接收数据的长度
do{
$l=socket_recv($sock,$buf,1000,0);
$len+=$l;
$buffer.=$buf;
}while($l==1000);
//根据socket在user池里面查找相应的$k,即健ID
$k=$this->search($sock);
//如果接收的信息长度小于7，则该client的socket为断开连接
if($len<7){
//给该client的socket进行断开操作，并在$this->sockets和$this->users里面进行删除
$this->send2($k);
continue;
}
//判断该socket是否已经握手
if(!$this->users[$k]['shou']){
//如果没有握手，则进行握手处理
$this->woshou($k,$buffer);
}else{
//走到这里就是该client发送信息了，对接受到的信息进行uncode处理
$buffer = $this->uncode($buffer,$k);
if($buffer==false){
continue;
}
//如果不为空，则进行消息推送操作
$this->send($k,$buffer);
}
}
}
}
}3、以上服务器端完成的WebSocket的前期工作后，就等着client连接进行，client创建WebSocket很简单，代码如下：
var ws = new WebSocket("ws://IP:端口");
//握手监听函数
ws.onopen=function(){
//状态为1证明握手成功，然后把client自定义的名字发送过去
if(so.readyState==1){
//握手成功后对服务器发送信息
so.send('type=add&ming='+n);
}
}
//错误返回信息函数
ws.onerror = function(){
console.log("error");
};
//监听服务器端推送的消息
ws.onmessage = function (msg){
console.log(msg);
}
//断开WebSocket连接
ws.onclose = function(){
ws = false;
}四、聊天室实例代码
1、PHP部分
<?php
error_reporting(E_ALL ^ E_NOTICE);
ob_implicit_flush();
//地址与接口，即创建socket时需要服务器的IP和端口
$sk=new Sock('127.0.0.1',8000);
//对创建的socket循环进行监听，处理数据
$sk->run();
//下面是sock类
class Sock{
public $sockets; //socket的连接池，即client连接进来的socket标志
public $users; //所有client连接进来的信息，包括socket、client名字等
public $master; //socket的resource，即前期初始化socket时返回的socket资源
private $sda=array(); //已接收的数据
private $slen=array(); //数据总长度
private $sjen=array(); //接收数据的长度
private $ar=array(); //加密key
private $n=array();
public function __construct($address, $port){
//创建socket并把保存socket资源在$this->master
$this->master=$this->WebSocket($address, $port);
//创建socket连接池
$this->sockets=array($this->master);
}
//对创建的socket循环进行监听，处理数据
function run(){
//死循环，直到socket断开
while(true){
$changes=$this->sockets;
$write=NULL;
$except=NULL;
/*
//这个函数是同时接受多个连接的关键，我的理解它是为了阻塞程序继续往下执行。
socket_select ($sockets, $write = NULL, $except = NULL, NULL);
$sockets可以理解为一个数组，这个数组中存放的是文件描述符。当它有变化（就是有新消息到或者有客户端连接/断开）时，socket_select函数才会返回，继续往下执行。
$write是监听是否有客户端写数据，传入NULL是不关心是否有写变化。
$except是$sockets里面要被排除的元素，传入NULL是”监听”全部。
最后一个参数是超时时间
如果为0：则立即结束
如果为n>1: 则最多在n秒后结束，如遇某一个连接有新动态，则提前返回
如果为null：如遇某一个连接有新动态，则返回
*/
socket_select($changes,$write,$except,NULL);
foreach($changes as $sock){
//如果有新的client连接进来，则
if($sock==$this->master){
//接受一个socket连接
$client=socket_accept($this->master);
//给新连接进来的socket一个唯一的ID
$key=uniqid();
$this->sockets[]=$client; //将新连接进来的socket存进连接池
$this->users[$key]=array(
'socket'=>$client, //记录新连接进来client的socket信息
'shou'=>false //标志该socket资源没有完成握手
);
//否则1.为client断开socket连接，2.client发送信息
}else{
$len=0;
$buffer='';
//读取该socket的信息，注意：第二个参数是引用传参即接收数据，第三个参数是接收数据的长度
do{
$l=socket_recv($sock,$buf,1000,0);
$len+=$l;
$buffer.=$buf;
}while($l==1000);
//根据socket在user池里面查找相应的$k,即健ID
$k=$this->search($sock);
//如果接收的信息长度小于7，则该client的socket为断开连接
if($len<7){
//给该client的socket进行断开操作，并在$this->sockets和$this->users里面进行删除
$this->send2($k);
continue;
}
//判断该socket是否已经握手
if(!$this->users[$k]['shou']){
//如果没有握手，则进行握手处理
$this->woshou($k,$buffer);
}else{
//走到这里就是该client发送信息了，对接受到的信息进行uncode处理
$buffer = $this->uncode($buffer,$k);
if($buffer==false){
continue;
}
//如果不为空，则进行消息推送操作
$this->send($k,$buffer);
}
}
}
}
}
//指定关闭$k对应的socket
function close($k){
//断开相应socket
socket_close($this->users[$k]['socket']);
//删除相应的user信息
unset($this->users[$k]);
//重新定义sockets连接池
$this->sockets=array($this->master);
foreach($this->users as $v){
$this->sockets[]=$v['socket'];
}
//输出日志
$this->e("key:$k close");
}
//根据sock在users里面查找相应的$k
function search($sock){
foreach ($this->users as $k=>$v){
if($sock==$v['socket'])
return $k;
}
return false;
}
//传相应的IP与端口进行创建socket操作
function WebSocket($address,$port){
$server = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
socket_set_option($server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1);//1表示接受所有的数据包
socket_bind($server, $address, $port);
socket_listen($server);
$this->e('Server Started : '.date('Y-m-d H:i:s'));
$this->e('Listening on : '.$address.' port '.$port);
return $server;
}
/*
* 函数说明：对client的请求进行回应，即握手操作
* @$k clien的socket对应的健，即每个用户有唯一$k并对应socket
* @$buffer 接收client请求的所有信息
*/
function woshou($k,$buffer){
//截取Sec-WebSocket-Key的值并加密，其中$key后面的一部分258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11字符串应该是固定的
$buf = substr($buffer,strpos($buffer,'Sec-WebSocket-Key:')+18);
$key = trim(substr($buf,0,strpos($buf,"\r\n")));
$new_key = base64_encode(sha1($key."258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11",true));
//按照协议组合信息进行返回
$new_message = "HTTP/1.1 101 Switching Protocols\r\n";
$new_message .= "Upgrade: websocket\r\n";
$new_message .= "Sec-WebSocket-Version: 13\r\n";
$new_message .= "Connection: Upgrade\r\n";
$new_message .= "Sec-WebSocket-Accept: " . $new_key . "\r\n\r\n";
socket_write($this->users[$k]['socket'],$new_message,strlen($new_message));
//对已经握手的client做标志
$this->users[$k]['shou']=true;
return true;
}
//解码函数
function uncode($str,$key){
$mask = array();
$data = '';
$msg = unpack('H*',$str);
$head = substr($msg[1],0,2);
if ($head == '81' && !isset($this->slen[$key])) {
$len=substr($msg[1],2,2);
$len=hexdec($len);//把十六进制的转换为十进制
if(substr($msg[1],2,2)=='fe'){
$len=substr($msg[1],4,4);
$len=hexdec($len);
$msg[1]=substr($msg[1],4);
}else if(substr($msg[1],2,2)=='ff'){
$len=substr($msg[1],4,16);
$len=hexdec($len);
$msg[1]=substr($msg[1],16);
}
$mask[] = hexdec(substr($msg[1],4,2));
$mask[] = hexdec(substr($msg[1],6,2));
$mask[] = hexdec(substr($msg[1],8,2));
$mask[] = hexdec(substr($msg[1],10,2));
$s = 12;
$n=0;
}else if($this->slen[$key] > 0){
$len=$this->slen[$key];
$mask=$this->ar[$key];
$n=$this->n[$key];
$s = 0;
}
$e = strlen($msg[1])-2;
for ($i=$s; $i<= $e; $i+= 2) {
$data .= chr($mask[$n%4]^hexdec(substr($msg[1],$i,2)));
$n++;
}
$dlen=strlen($data);
if($len > 255 && $len > $dlen+intval($this->sjen[$key])){
$this->ar[$key]=$mask;
$this->slen[$key]=$len;
$this->sjen[$key]=$dlen+intval($this->sjen[$key]);
$this->sda[$key]=$this->sda[$key].$data;
$this->n[$key]=$n;
return false;
}else{
unset($this->ar[$key],$this->slen[$key],$this->sjen[$key],$this->n[$key]);
$data=$this->sda[$key].$data;
unset($this->sda[$key]);
return $data;
}
}
//与uncode相对
function code($msg){
$frame = array();
$frame[0] = '81';
$len = strlen($msg);
if($len < 126){
$frame[1] = $len<16?'0'.dechex($len):dechex($len);
}else if($len < 65025){
$s=dechex($len);
$frame[1]='7e'.str_repeat('0',4-strlen($s)).$s;
}else{
$s=dechex($len);
$frame[1]='7f'.str_repeat('0',16-strlen($s)).$s;
}
$frame[2] = $this->ord_hex($msg);
$data = implode('',$frame);
return pack("H*", $data);
}
function ord_hex($data) {
$msg = '';
$l = strlen($data);
for ($i= 0; $i<$l; $i++) {
$msg .= dechex(ord($data{$i}));
}
return $msg;
}
//用户加入或client发送信息
function send($k,$msg){
//将查询字符串解析到第二个参数变量中，以数组的形式保存如：parse_str("name=Bill&age=60",$arr)
parse_str($msg,$g);
$ar=array();
if($g['type']=='add'){
//第一次进入添加聊天名字，把姓名保存在相应的users里面
$this->users[$k]['name']=$g['ming'];
$ar['type']='add';
$ar['name']=$g['ming'];
$key='all';
}else{
//发送信息行为，其中$g['key']表示面对大家还是个人，是前段传过来的信息
$ar['nrong']=$g['nr'];
$key=$g['key'];
}
//推送信息
$this->send1($k,$ar,$key);
}
//对新加入的client推送已经在线的client
function getusers(){
$ar=array();
foreach($this->users as $k=>$v){
$ar[]=array('code'=>$k,'name'=>$v['name']);
}
return $ar;
}
//$k 发信息人的socketID $key接受人的 socketID ，根据这个socketID可以查找相应的client进行消息推送，即指定client进行发送
function send1($k,$ar,$key='all'){
$ar['code1']=$key;
$ar['code']=$k;
$ar['time']=date('m-d H:i:s');
//对发送信息进行编码处理
$str = $this->code(json_encode($ar));
//面对大家即所有在线者发送信息
if($key=='all'){
$users=$this->users;
//如果是add表示新加的client
if($ar['type']=='add'){
$ar['type']='madd';
$ar['users']=$this->getusers(); //取出所有在线者，用于显示在在线用户列表中
$str1 = $this->code(json_encode($ar)); //单独对新client进行编码处理，数据不一样
//对新client自己单独发送，因为有些数据是不一样的
socket_write($users[$k]['socket'],$str1,strlen($str1));
//上面已经对client自己单独发送的，后面就无需再次发送，故unset
unset($users[$k]);
}
//除了新client外，对其他client进行发送信息。数据量大时，就要考虑延时等问题了
foreach($users as $v){
socket_write($v['socket'],$str,strlen($str));
}
}else{
//单独对个人发送信息，即双方聊天
socket_write($this->users[$k]['socket'],$str,strlen($str));
socket_write($this->users[$key]['socket'],$str,strlen($str));
}
}
//用户退出向所用client推送信息
function send2($k){
$this->close($k);
$ar['type']='rmove';
$ar['nrong']=$k;
$this->send1(false,$ar,'all');
}
//记录日志
function e($str){
//$path=dirname(__FILE__).'/log.txt';
$str=$str."\n";
//error_log($str,3,$path);
//编码处理
echo iconv('utf-8','gbk//IGNORE',$str);
}
}
?>2、client部分
<!doctype html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
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<title>HTML5 websocket 网页聊天室 javascript php</title>
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<div id="ltian">
<div id="us" class="jb"></div>
<div id="ct"></div>
<a href="javascript:;" class="qp" onClick="this.parentNode.children[1].innerHTML=''">清屏</a>
</div>
<div class="rin">
<button id="sd">发送</button>
<span><img src="http://www.yxsss.com/ui/sk/t.png" title="表情" id="imgbq"><img src="http://www.yxsss.com/ui/sk/e.png" title="上传图片"><form><input type="file" title="上传图片" id="upimg"></form></span>
<p><input id="nrong"></p>
</div>
<div id="ems"><p></p><p class="tc"></p></div>
<script>
if(typeof(WebSocket)=='undefined'){
alert('你的浏览器不支持 WebSocket ，推荐使用Google Chrome 或者 Mozilla Firefox');
}
</script>
<script src="http://www.yxsss.com/ui/p/a.js" type="text/javascript"></script>
<script>
(function(){
var key='all',mkey;
var users={};
var url='ws://127.0.0.1:8000';
var so=false,n=false;
var lus=A.$('us'),lct=A.$('ct');
function st(){
n=prompt('请给自己取一个响亮的名字：');
n=n.substr(0,16);
if(!n){
return ;
}
//创建socket，注意URL的格式：ws://ip:端口
so=new WebSocket(url);
//握手监听函数
so.onopen=function(){
//状态为1证明握手成功，然后把client自定义的名字发送过去
if(so.readyState==1){
so.send('type=add&ming='+n);
}
}
//握手失败或者其他原因连接socket失败，则清除so对象并做相应提示操作
so.onclose=function(){
so=false;
lct.appendChild(A.$$('<p class="c2">退出聊天室</p>'));
}
//数据接收监听，接收服务器推送过来的信息，返回的数据给msg，然后进行显示
so.onmessage=function(msg){
eval('var da='+msg.data);
var obj=false,c=false;
if(da.type=='add'){
var obj=A.$$('<p>'+da.name+'</p>');
lus.appendChild(obj);
cuser(obj,da.code);
obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>欢迎<a>'+da.name+'</a>加入</p>');
c=da.code;
}else if(da.type=='madd'){
mkey=da.code;
da.users.unshift({'code':'all','name':'大家'});
for(var i=0;i<da.users.length;i++){
var obj=A.$$('<p>'+da.users[i].name+'</p>');
lus.appendChild(obj);
if(mkey!=da.users[i].code){
cuser(obj,da.users[i].code);
}else{
obj.className='my';
document.title=da.users[i].name;
}
}
obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>欢迎'+da.name+'加入</p>');
users.all.className='ck';
}
if(obj==false){
if(da.type=='rmove'){
var obj=A.$$('<p class="c2"><span>['+da.time+']</span>'+users[da.nrong].innerHTML+'退出聊天室</p>');
lct.appendChild(obj);
users[da.nrong].del();
delete users[da.nrong];
}else{
da.nrong=da.nrong.replace(/{\\(\d+)}/g,function(a,b){
return '<img src="sk/'+b+'.gif">';
}).replace(/^data\:image\/png;base64\,.{50,}$/i,function(a){
return '<img src="'+a+'">';
});
//da.code 发信息人的code
if(da.code1==mkey){
obj=A.$$('<p class="c3"><span>['+da.time+']</span><a>'+users[da.code].innerHTML+'</a>对我说：'+da.nrong+'</p>');
c=da.code;
}else if(da.code==mkey){
if(da.code1!='all')
obj=A.$$('<p class="c3"><span>['+da.time+']</span>我对<a>'+users[da.code1].innerHTML+'</a>说：'+da.nrong+'</p>');
else
obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>我对<a>'+users[da.code1].innerHTML+'</a>说：'+da.nrong+'</p>');
c=da.code1;
}else if(da.code==false){
obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span>'+da.nrong+'</p>');
}else if(da.code1){
obj=A.$$('<p><span>['+da.time+']</span><a>'+users[da.code].innerHTML+'</a>对'+users[da.code1].innerHTML+'说：'+da.nrong+'</p>');
c=da.code;
}
}
}
if(c){
obj.children[1].onclick=function(){
users[c].onclick();
}
}
lct.appendChild(obj);
lct.scrollTop=Math.max(0,lct.scrollHeight-lct.offsetHeight);
}
}
A.$('sd').onclick=function(){
if(!so){
return st();
}
var da=A.$('nrong').value.trim();
if(da==''){
alert('内容不能为空');
return false;
}
A.$('nrong').value='';
so.send('nr='+esc(da)+'&key='+key);
}
A.$('nrong').onkeydown=function(e){
var e=e||event;
if(e.keyCode==13){
A.$('sd').onclick();
}
}
function esc(da){
da=da.replace(/</g,'<').replace(/>/g,'>').replace(/\"/g,'"');
return encodeURIComponent(da);
}
function cuser(t,code){
users[code]=t;
t.onclick=function(){
t.parentNode.children.rcss('ck','');
t.rcss('','ck');
key=code;
}
}
A.$('ltian').style.height=(document.documentElement.clientHeight - 70)+'px';
st();
var bq=A.$('imgbq'),ems=A.$('ems');
var l=80,r=4,c=5,s=0,p=Math.ceil(l/(r*c));
var pt='sk/';
bq.onclick=function(e){
var e=e||event;
if(!so){
return st();
}
ems.style.display='block';
document.onclick=function(){
gb();
}
ct();
try{e.stopPropagation();}catch(o){}
}
for(var i=0;i<p;i++){
var a=A.$$('<a href="javascript:;">'+(i+1)+'</a>');
ems.children[1].appendChild(a);
ef(a,i);
}
ems.children[1].children[0].className='ck';
function ct(){
var wz=bq.weiz();
with(ems.style){
top=wz.y-242+'px';
left=wz.x+bq.offsetWidth-235+'px';
}
}
function ef(t,i){
t.onclick=function(e){
var e=e||event;
s=i*r*c;
ems.children[0].innerHTML='';
hh();
this.parentNode.children.rcss('ck','');
this.rcss('','ck');
try{e.stopPropagation();}catch(o){}
}
}
function hh(){
var z=Math.min(l,s+r*c);
for(var i=s;i<z;i++){
var a=A.$$('<img src="'+pt+i+'.gif">');
hh1(a,i);
ems.children[0].appendChild(a);
}
ct();
}
function hh1(t,i){
t.onclick=function(e){
var e=e||event;
A.$('nrong').value+='{\\'+i+'}';
if(!e.ctrlKey){
gb();
}
try{e.stopPropagation();}catch(o){}
}
}
function gb(){
ems.style.display='';
A.$('nrong').focus();
document.onclick='';
}
hh();
A.on(window,'resize',function(){
A.$('ltian').style.height=(document.documentElement.clientHeight - 70)+'px';
ct();
})
var fimg=A.$('upimg');
var img=new Image();
var dw=400,dh=300;
A.on(fimg,'change',function(ev){
if(!so){
st();
return false;
}
if(key=='all'){
alert('由于资源限制 发图只能私聊');
return false;
}
var f=ev.target.files[0];
if(f.type.match('image.*')){
var r = new FileReader();
r.onload = function(e){
img.setAttribute('src',e.target.result);
};
r.readAsDataURL(f);
}
});
img.onload=function(){
ih=img.height,iw=img.width;
if(iw/ih > dw/dh && iw > dw){
ih=ih/iw*dw;
iw=dw;
}else if(ih > dh){
iw=iw/ih*dh;
ih=dh;
}
var rc = A.$$('canvas');
var ct = rc.getContext('2d');
rc.width=iw;
rc.height=ih;
ct.drawImage(img,0,0,iw,ih);
var da=rc.toDataURL();
so.send('nr='+esc(da)+'&key='+key);
}
})();
</script>
</body>
</html>
