WebUSB: Oslobađanje izravnog pristupa USB uređajima u pregledniku

WebUSB je revolucionarni API koji omogućuje web aplikacijama izravnu komunikaciju s USB uređajima. Zamislite svijet u kojem vaš preglednik može neprimjetno komunicirati s vašim 3D pisačem, mikrokontrolerom, znanstvenim instrumentom ili bilo kojim drugim uređajem koji podržava USB. WebUSB to čini stvarnošću, otvarajući širok raspon mogućnosti za web kontrolu hardvera i prikupljanje podataka.

Što je WebUSB?

Tradicionalne web aplikacije obično su ograničene na interakciju s poslužiteljima i prikazivanje informacija. WebUSB ruši tu barijeru, pružajući siguran i standardiziran način web stranicama za izravan pristup USB uređajima. To eliminira potrebu za izvornim aplikacijama ili proširenjima preglednika u mnogim slučajevima, pojednostavljujući korisničko iskustvo i poboljšavajući sigurnost.

Ključne prednosti WebUSB-a uključuju:

• Pojednostavljeno korisničko iskustvo: Korisnici se mogu povezati s USB uređajima jednim klikom, bez potrebe za instaliranjem upravljačkih programa ili izvornih aplikacija.
• Poboljšana sigurnost: WebUSB radi unutar sigurnosnog okruženja preglednika, štiteći korisnike od zlonamjernog koda. Dozvole se dodjeljuju na temelju pojedinačne web stranice, dajući korisnicima kontrolu nad tim koje web stranice mogu pristupiti njihovim USB uređajima.
• Kompatibilnost s više platformi: WebUSB podržavaju glavni preglednici na raznim operativnim sustavima, osiguravajući široku kompatibilnost.
• Smanjeni razvojni troškovi: Web programeri mogu iskoristiti postojeće web tehnologije (HTML, CSS, JavaScript) za izgradnju aplikacija povezanih s hardverom, eliminirajući potrebu za učenjem razvoja izvornih aplikacija specifičnih za platformu.

Kako WebUSB radi

WebUSB API pruža JavaScript sučelja za traženje pristupa USB uređajima, preuzimanje sučelja, slanje i primanje podataka te upravljanje konfiguracijama uređaja. Osnovni tijek rada uključuje sljedeće korake:

1. Zatražite pristup uređaju: Web aplikacija koristi `navigator.usb.requestDevice()` za traženje od korisnika da odabere USB uređaj. Filtri se mogu koristiti za sužavanje izbora na temelju ID-a dobavljača, ID-a proizvoda ili drugih kriterija.
2. Otvorite uređaj: Nakon što korisnik odobri dopuštenje, aplikacija poziva `device.open()` za uspostavljanje veze.
3. Zatražite sučelje: USB uređaji često izlažu više sučelja, od kojih svako predstavlja određenu funkciju. Aplikacija mora zatražiti željeno sučelje pomoću `device.claimInterface()`.
4. Prijenos podataka: Podaci se razmjenjuju s uređajem pomoću metoda `device.transferIn()` i `device.transferOut()`. Te metode omogućuju kontrolne prijenose, masovne prijenose i prekidne prijenose, ovisno o mogućnostima uređaja.
5. Zatvorite uređaj: Kada aplikacija završi, trebala bi osloboditi sučelje pomoću `device.releaseInterface()` i zatvoriti uređaj pomoću `device.close()`.

Primjer: Povezivanje sa serijskim USB uređajem

Ilustrirajmo WebUSB praktičnim primjerom: povezivanje sa serijskim USB uređajem (npr. mikrokontroler s USB-to-serial adapterom).

            
async function connectToSerial() {
  try {
    const device = await navigator.usb.requestDevice({
      filters: [{
        vendorId: 0x2341, // Arduino's vendor ID
      }],
    });

    await device.open();
    await device.selectConfiguration(1); // Assuming configuration 1 is the desired one
    await device.claimInterface(0); // Assuming interface 0 is the serial interface

    console.log("Connected to serial device!");

    // Now you can use device.transferIn() and device.transferOut() to send and receive data.

  } catch (error) {
    console.error("Error connecting to serial device:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ovaj isječak koda pokazuje kako zatražiti pristup USB uređaju s Arduino ID-om dobavljača, otvoriti uređaj, odabrati konfiguraciju i zatražiti sučelje. Nakon što je sučelje zatraženo, možete koristiti metode `transferIn()` i `transferOut()` za razmjenu podataka sa serijskim uređajem.

Slučajevi upotrebe za WebUSB

WebUSB otključava širok raspon aplikacija u raznim industrijama:

• 3D ispis: Upravljajte 3D pisačima izravno iz web preglednika, omogućujući korisnicima učitavanje modela, praćenje napretka i podešavanje postavki bez instaliranja desktop softvera. Zamislite uslugu rezanja u oblaku koja izravno šalje upute pisaču.
• Znanstveni instrumenti: Pristupite i upravljajte znanstvenim instrumentima kao što su osciloskopi, spektrometri i zapisivači podataka izravno s web sučelja. To olakšava udaljeno prikupljanje podataka, analizu i suradnju. Sveučilišta diljem svijeta imaju koristi od web postava laboratorija.
• Industrijska automatizacija: Integrirajte web nadzorne ploče s industrijskom opremom za daljinsko praćenje, kontrolu i dijagnostiku. To omogućuje prediktivno održavanje i poboljšava operativnu učinkovitost.
• Medicinski uređaji: Razvijte web sučelja za medicinske uređaje kao što su mjerači krvnog tlaka, mjerači glukoze i EKG uređaji, omogućujući udaljeno praćenje pacijenata i telehealth aplikacije. Osigurajte usklađenost sa strogim standardima sigurnosti i privatnosti u ovom području.
• Gaming periferija: Prilagodite gaming periferiju kao što su miševi, tipkovnice i slušalice izravno iz web preglednika, omogućujući korisnicima podešavanje svjetlosnih efekata, ponovno mapiranje gumba i konfiguriranje profila.
• Programiranje mikrokontrolera: Programirajte i otklanjajte pogreške mikrokontrolera izravno iz web preglednika, pojednostavljujući proces razvoja i čineći ga pristupačnijim početnicima. Platforme poput Arduina imaju iznimnu korist.
• Web serijski terminali: Stvorite web serijske terminale za komunikaciju s ugrađenim sustavima, IoT uređajima i drugim hardverom koji podržava serijsku komunikaciju. To uklanja ovisnost o emulatorima terminala specifičnim za platformu.
• Ažuriranja firmvera: Izvodite ažuriranja firmvera na USB uređajima izravno putem web preglednika, pojednostavljujući proces ažuriranja i smanjujući rizik od pogrešaka. Razmislite o proizvođačima koji koriste WebUSB za jednostavna ažuriranja proizvoda.

Sigurnosne implikacije

Sigurnost je najvažnija pri rukovanju izravnim pristupom hardveru. WebUSB uključuje nekoliko sigurnosnih mehanizama za zaštitu korisnika:

• Suglasnost korisnika: Web stranice ne mogu pristupiti USB uređajima bez izričitog dopuštenja korisnika. Metoda `navigator.usb.requestDevice()` uvijek prikazuje upit za dopuštenje, omogućujući korisnicima da odaberu koje uređaje žele dijeliti.
• HTTPS zahtjev: WebUSB je dostupan samo web stranicama koje se poslužuju putem HTTPS-a, osiguravajući da je komunikacija između preglednika i poslužitelja šifrirana.
• Pristup na temelju izvora: USB uređaji povezani su s određenim izvorom (domenom). Druge web stranice ne mogu pristupiti uređaju osim ako korisnik izričito ne odobri dopuštenje.
• Sandboxing: WebUSB radi unutar sigurnosnog okruženja preglednika, ograničavajući potencijalni utjecaj zlonamjernog koda.
• Redovite sigurnosne revizije: Dobavljači preglednika provode redovite sigurnosne revizije kako bi identificirali i riješili potencijalne ranjivosti u WebUSB API-ju.

Unatoč tim sigurnosnim mjerama, važno je biti oprezan pri odobravanju USB pristupa web stranicama. Odobrite dopuštenje samo pouzdanim web stranicama i budite oprezni prema web stranicama koje traže pristup USB uređajima bez jasnog objašnjenja zašto je to potrebno.

Podrška preglednika

WebUSB trenutno podržavaju sljedeći preglednici:

• Google Chrome: Puna podrška od verzije 61.
• Microsoft Edge: Puna podrška od verzije 79 (Edge baziran na Chromiumu).
• Opera: Puna podrška.

Podrška za druge preglednike je u razmatranju. Provjerite dokumentaciju preglednika za najnovije informacije.

WebUSB vs. druge metode USB komunikacije

Povijesno gledano, interakcija s USB uređajima iz web aplikacije bila je složen i često nesiguran proces, koji je često zahtijevao:

• Izvorne aplikacije: One su pružale puni pristup hardveru sustava, ali su zahtijevale od korisnika da preuzmu i instaliraju softver specifičan za platformu. To je predstavljalo sigurnosne rizike i stvaralo prepreku ulasku za korisnike.
• Proširenja preglednika: Proširenja su mogla pristupiti USB uređajima, ali su često zahtijevala povišene privilegije i mogla su unijeti sigurnosne ranjivosti.
• NPAPI dodaci: NPAPI (Netscape Plugin API) bila je zastarjela tehnologija koja je omogućavala web preglednicima pokretanje dodataka napisanih u izvornom kodu. NPAPI dodaci bili su glavni izvor sigurnosnih ranjivosti i na kraju su uklonjeni iz većine preglednika.

WebUSB nudi superiornu alternativu tim metodama, pružajući siguran, standardiziran i cross-platform način interakcije s USB uređajima iz preglednika. Eliminira potrebu za izvornim aplikacijama, proširenjima preglednika ili NPAPI dodacima, pojednostavljujući proces razvoja i poboljšavajući sigurnost.

Razvoj s WebUSB-om: Najbolje prakse

Prilikom razvoja WebUSB aplikacija, imajte na umu sljedeće najbolje prakse:

• Pružite jasna objašnjenja: Kada tražite pristup USB uređaju, objasnite korisniku zašto aplikacija treba pristup i za što će se koristiti. Transparentnost gradi povjerenje i potiče korisnike da odobre dopuštenje.
• Graciozno rukujte pogreškama: Implementirajte robusno rukovanje pogreškama za rješavanje potencijalnih problema kao što su prekid veze uređaja, odbijanje dopuštenja i pogreške u komunikaciji. Pružite korisniku informativne poruke o pogreškama.
• Koristite otkrivanje značajki: Provjerite podržava li preglednik WebUSB API prije nego što ga pokušate koristiti. Osigurajte mehanizam povratka za preglednike koji ne podržavaju WebUSB.
• Optimizirajte prijenos podataka: Koristite učinkovite metode prijenosa podataka kako biste smanjili latenciju i povećali propusnost. Razmislite o korištenju masovnih prijenosa za velike prijenose podataka.
• Slijedite USB standarde: Pridržavajte se USB standarda i specifikacija kako biste osigurali kompatibilnost sa širokim rasponom uređaja.
• Dajte prioritet sigurnosti: Implementirajte najbolje sigurnosne prakse kako biste zaštitili korisničke podatke i spriječili neovlašteni pristup USB uređajima.
• Razmislite o internacionalizaciji: Dizajnirajte svoju aplikaciju da podržava više jezika i regija. Koristite Unicode za kodiranje teksta.
• Temeljito testirajte: Testirajte svoju aplikaciju s raznim USB uređajima i preglednicima kako biste osigurali kompatibilnost i stabilnost.

Budućnost WebUSB-a

WebUSB ima potencijal revolucionirati način na koji komuniciramo s hardverom s weba. Kako podrška preglednika nastavlja rasti i API sazrijeva, možemo očekivati da ćemo vidjeti još inovativnijih aplikacija. Budući razvoj može uključivati:

• Poboljšane sigurnosne značajke: Poboljšani sigurnosni mehanizmi za zaštitu od novih prijetnji.
• Proširena podrška za uređaje: Podrška za širi raspon klasa USB uređaja.
• Integracija s WebAssemblyjem: Kombiniranje WebUSB-a s WebAssemblyjem za stvaranje aplikacija povezanih s hardverom visokih performansi.
• Standardizirani deskriptori uređaja: Standardizirani deskriptori uređaja za pojednostavljenje otkrivanja i konfiguracije uređaja.
• Poboljšano korisničko sučelje: Korisničko sučelje prilagođenije za dodjelu i upravljanje USB dozvolama.

Zaključak

WebUSB je tehnologija koja mijenja igru i omogućuje web aplikacijama izravnu komunikaciju s USB uređajima. Pojednostavljuje korisničko iskustvo, poboljšava sigurnost i otvara širok raspon mogućnosti za web kontrolu hardvera i prikupljanje podataka. Kako se podrška preglednika širi i API razvija, WebUSB je spreman postati temeljni građevni blok za budućnost weba. Bilo da ste web programer, entuzijast hardvera ili poduzetnik, WebUSB nudi uzbudljive nove mogućnosti za stvaranje inovativnih i zanimljivih web iskustava.

Istražite mogućnosti, eksperimentirajte s API-jem i doprinesite rastućem WebUSB ekosustavu. Budućnost web aplikacija povezanih s hardverom je ovdje.