WebSocket-ni amalga oshirish: ikki tomonlama aloqaga chuqur kirish

Zamonaviy raqamli landshaftda real vaqtda aloqa muhim ahamiyatga ega. Tezkor xabar almashish ilovalaridan tortib jonli ma'lumotlar oqimlarigacha, mijozlar va serverlar o'rtasida bir zumda o'zaro ta'sir o'tkazish zarurati hamma joyda mavjud. Bitta TCP ulanishi orqali to'liq dupleksli aloqa kanallarini ta'minlovchi aloqa protokoli bo'lgan WebSocket ushbu talablarni qondirish uchun kuchli yechim sifatida paydo bo'ldi. Ushbu keng qamrovli qo'llanma WebSocket-ni amalga oshirishning nozikliklariga, uning arxitekturasi, afzalliklari, amalga oshirish strategiyalari, xavfsizlik nuqtai nazarlari va real dunyo ilovalarini o'rganib chiqadi.

WebSocket-ni tushunish: real vaqtda o'zaro ta'sirlarning asosi

WebSocket nima?

WebSocket - bu mijoz va server o'rtasida doimiy, ikki tomonlama aloqani ta'minlaydigan aloqa protokoli. Mijoz har bir so'rovni boshlagan an'anaviy HTTP so'rov-javob modelidan farqli o'laroq, WebSocket ulanish o'rnatilgandan so'ng mijozga ham, serverga ham istalgan vaqtda ma'lumot yuborish imkonini beradi. Ushbu to'liq dupleksli xususiyat kechikish va xarajatlarni sezilarli darajada kamaytiradi, bu esa uni real vaqtda yangilanishlar va o'zaro ta'sirlarni talab qiladigan ilovalar uchun ideal qiladi.

WebSocket HTTP dan qanday farq qiladi

WebSocket va HTTP o'rtasidagi asosiy farq ularning aloqa usullarida. HTTP - bu holatsiz protokol, ya'ni mijozdan har bir so'rov server tomonidan mustaqil ravishda ko'rib chiqiladi. Bu mijozdan yangilanishlarni olish uchun serverga qayta-qayta so'rovlar yuborishni talab qiladi, bu esa kechikish va resurslar sarfini oshiradi. Aksincha, WebSocket doimiy ulanishni saqlab turadi, bu serverga aniq so'rovlarni talab qilmasdan mijozga yangilanishlarni yuborish imkonini beradi. Buni shunday tasavvur qiling: HTTP - bu orqaga va oldinga xat yuborishga o'xshaydi - har bir xat yangi konvert va markani talab qiladi. WebSocket telefon qo'ng'irog'iga o'xshaydi - ulanish o'rnatilgandan so'ng, har ikki tomon ham erkin gaplasha oladi.

WebSocket qo'l berishi

WebSocket aloqasi HTTP qo'l berishi bilan boshlanadi. Mijoz serverga HTTP so'rovini yuboradi va u WebSocket ulanishini o'rnatish istagini bildiradi. Ushbu so'rov protokol yangilanishini bildiruvchi maxsus sarlavhalarni o'z ichiga oladi. Agar server WebSocket-ni qo'llab-quvvatlasa va ulanishga rozi bo'lsa, u yangilanishni tasdiqlash uchun HTTP 101 Switching Protocols javobi bilan javob beradi. Qo'l berish tugagandan so'ng, HTTP ulanishi WebSocket ulanishi bilan almashtiriladi va aloqa WebSocket protokoliga o'tadi.

WebSocket-dan foydalanishning afzalliklari

WebSocket real vaqtda aloqa uchun an'anaviy HTTP-ga asoslangan yechimlarga nisbatan bir nechta afzalliklarni taqdim etadi:

• Kechikishning kamayishi: Doimiy ulanish ulanishlarni qayta-qayta o'rnatish va uzish xarajatlarini yo'q qiladi, natijada kechikish sezilarli darajada kamayadi.
• Real vaqtda aloqa: Ikki tomonlama xususiyat mijoz va serverdan bir zumda yangilanishlarga imkon beradi.
• Kengaytirilish: WebSocket serverlari ko'p sonli bir vaqtning o'zida ulanishlarni samarali boshqarishi mumkin, bu ularni yuqori trafikli ilovalar uchun mos qiladi.
• Samaradorlik: To'liq dupleksli aloqa tarmoqli kengligini iste'mol qilish va server yukini kamaytiradi.
• Soddalashtirilgan ishlab chiqish: WebSocket ma'lumotlarni yuborish va qabul qilish uchun oddiy API-ni taqdim etish orqali real vaqtda ilovalarni ishlab chiqishni soddalashtiradi.

WebSocket-ni amalga oshirish: amaliy qo'llanma

WebSocket kutubxonasi/freymvorkini tanlash

Har xil dasturlash tillarida WebSocket-ni amalga oshirishni soddalashtirish uchun bir nechta ajoyib kutubxonalar va freymvorklar mavjud. Mana bir nechta mashhur variantlar:

• Node.js: ws, socket.io
• Python: websockets, Tornado
• Java: javax.websocket (Java WebSocket API), Spring WebSocket
• .NET: System.Net.WebSockets
• Go: golang.org/x/net/websocket

Kutubxona yoki freymvorkni tanlash dasturlash tili, loyiha talablari va shaxsiy imtiyozlaringizga bog'liq. socket.io, masalan, WebSocket-ni to'liq qo'llab-quvvatlamaydigan eski brauzerlar uchun avtomatik qayta ulanish va zaxira mexanizmlari kabi qo'shimcha funktsiyalarni taqdim etadi.

Server tomonida amalga oshirish

Node.js va ws kutubxonasidan foydalangan holda asosiy server tomonida WebSocket-ni amalga oshirishni ko'rsataylik:

            const WebSocket = require('ws');

const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

wss.on('connection', ws => {
  console.log('Mijoz ulangan');

  ws.on('message', message => {
    console.log(`Qabul qilingan xabar: ${message}`);
    ws.send(`Server qabul qildi: ${message}`); // Xabarni qaytarish
  });

  ws.on('close', () => {
    console.log('Mijoz uzildi');
  });

  ws.onerror = () => {
    console.log('WebSocket xatosi');
  }
});

console.log('WebSocket serveri 8080 portida ishga tushdi');

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu kod 8080 portida ulanishlarni tinglaydigan WebSocket serverini yaratadi. Mijoz ulanganda, server xabarni qayd etadi, kiruvchi xabarlarni tinglaydi va ularni mijozga qaytaradi. Shuningdek, u ulanishni yopish va xato hodisalarini boshqaradi.

Mijoz tomonida amalga oshirish

Serverga ulanish uchun asosiy mijoz tomonida JavaScript-ni amalga oshirish:

            const ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');

ws.onopen = () => {
  console.log('WebSocket serveriga ulangan');
  ws.send('Salom, Server!');
};

ws.onmessage = event => {
  console.log(`Qabul qilindi: ${event.data}`);
};

ws.onclose = () => {
  console.log('WebSocket serveridan uzildi');
};

ws.onerror = error => {
  console.error(`WebSocket xatosi: ${error}`);
};

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu kod ws://localhost:8080 da ishlayotgan serverga WebSocket ulanishini o'rnatadi. U ulanish paytida serverga xabar yuboradi va serverdan olingan har qanday xabarni qayd etadi. Shuningdek, u ulanishni yopish va xato hodisalarini boshqaradi.

Ma'lumotlarni seriyalashtirish: to'g'ri formatni tanlash

WebSocket matn va ikkilik ma'lumotlar, shu jumladan turli formatlarda ma'lumot yuborishni qo'llab-quvvatlaydi. Ishlash va moslik uchun mos ma'lumotlarni seriyalashtirish formatini tanlash juda muhimdir. Umumiy variantlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• JSON: Strukturaviy ma'lumotlarni ifodalash uchun keng qo'llaniladigan, o'qilishi mumkin bo'lgan format.
• Protokol buferlari: Google tomonidan ishlab chiqilgan, samaradorligi va ixchamligi bilan mashhur bo'lgan ikkilik seriyalashtirish formati.
• MessagePack: Yana bir samarali ikkilik seriyalashtirish formati bo'lib, JSON-ga qaraganda tezroq va kichikroq bo'lish uchun mo'ljallangan.

Oddiy ma'lumotlar tuzilmalari uchun JSON etarli bo'lishi mumkin. Biroq, murakkab ma'lumotlar tuzilmalari yoki ishlash uchun muhim bo'lgan ilovalar uchun Protocol Buffers yoki MessagePack kabi ikkilik formatlar ko'pincha afzal ko'riladi.

Xavfsizlik nuqtai nazarlari

WebSocket-ni amalga oshirishda xavfsizlik muhim ahamiyatga ega. Mana bir nechta muhim xavfsizlik nuqtai nazarlari:

Shifrlash: WSS (WebSocket Secure)

Xuddi HTTP-da xavfsiz aloqa uchun HTTPS bo'lgani kabi, WebSocket-da ham WSS mavjud. WSS mijoz va server o'rtasida uzatiladigan ma'lumotlarning maxfiyligi va yaxlitligini ta'minlab, TLS (Transport Layer Security) yordamida WebSocket ulanishini shifrlaydi. Maxfiy ma'lumotlarni eshitish va o'zgartirishdan himoya qilish uchun har doim ishlab chiqarish muhitida WSS-dan foydalaning. WSS-dan foydalanish uchun siz SSL/TLS sertifikatini olishingiz va WebSocket serveringizni undan foydalanish uchun sozlashingiz kerak bo'ladi.

Autentifikatsiya va avtorizatsiya

WebSocket serveriga ulanayotgan mijozlarning shaxsini tekshirish va ularning resurslarga kirishini nazorat qilish uchun mustahkam autentifikatsiya va avtorizatsiya mexanizmlarini amalga oshiring. Umumiy autentifikatsiya usullari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Token asosidagi autentifikatsiya: Mijozlar o'z shaxsini tasdiqlash uchun token (masalan, JWT) taqdim etadilar.
• Sessiya asosidagi autentifikatsiya: Mijozlar server bilan sessiya o'rnatadilar va keyingi so'rovlarni autentifikatsiya qilish uchun sessiya identifikatoridan foydalanadilar.

Autentifikatsiyadan so'ng, mijozlar faqat kirishga ruxsat etilgan resurslarga kirish huquqiga ega bo'lishini ta'minlash uchun avtorizatsiya tekshiruvlarini amalga oshiring. Bu rollar, ruxsatlar yoki boshqa mezonlarga asoslanishi mumkin.

Kirishni tekshirish

In'ektsiya hujumlarining oldini olish va boshqa xavfsizlik zaifliklaridan himoya qilish uchun har doim WebSocket mijozlaridan olingan ma'lumotlarni tekshiring va tozalang. Ma'lumotlar uni qayta ishlashdan oldin kutilgan formatlar va cheklovlarga mos kelishiga ishonch hosil qiling. Agar siz ma'lumotlar bazasidan foydalanayotgan bo'lsangiz, SQL in'ektsiyasi hujumlarining oldini olish uchun parametrlangan so'rovlardan yoki tayyorlangan bayonotlardan foydalaning.

O'zaro manbalar bilan almashish (CORS)

WebSocket ulanishlari xuddi HTTP so'rovlari kabi CORS cheklovlariga bo'ysunadi. WebSocket serveringizni faqat ishonchli manbalardan ulanishlarga ruxsat berish uchun sozlashingiz. Bu zararli veb-saytlarning serveringizga WebSocket ulanishlarini o'rnatishiga va potentsial ravishda maxfiy ma'lumotlarni o'g'irlashiga to'sqinlik qiladi. WebSocket qo'l berishi so'rovidagi Origin sarlavhasi mijozning kelib chiqishini ko'rsatadi. Server ushbu sarlavhani tekshirishi va faqat vakolatli manbalardan ulanishlarga ruxsat berishi kerak.

Reytingni cheklash

Mijozlarning WebSocket serveringizni haddan tashqari so'rovlar bilan to'ldirishining oldini olish uchun reytingni cheklashni amalga oshiring. Bu xizmatdan voz kechish (DoS) hujumlaridan himoya qilishga yordam beradi. Reytingni cheklash sekundiga yuborilgan xabarlar soniga, xabarlarning hajmiga yoki boshqa mezonlarga asoslanishi mumkin.

WebSocket-ning real dunyo ilovalari

WebSocket real vaqtda aloqani talab qiladigan keng ko'lamli ilovalarda qo'llaniladi:

• Chat ilovalari: WhatsApp, Slack va Discord kabi tezkor xabar almashish platformalari real vaqtda xabar yetkazib berish uchun WebSocket-ga tayanadi. Tasavvur qiling-a, global miqyosda tarqalgan jamoa hamkorlik qilish uchun Slack-dan foydalanmoqda; WebSocket xabarlar, fayllarni yuklash va holat yangilanishlari barcha jamoa a'zolarining qurilmalarida, ularning joylashuvidan (Tokio, London, Nyu-York va h.k.) qat'i nazar, bir zumda sinxronlashtirilishini ta'minlaydi.
• Onlayn o'yinlar: Multiplayer o'yinlar o'yin holati va o'yinchi harakatlarini real vaqtda sinxronlashtirish uchun WebSocket-dan foydalanadilar. Butun dunyo bo'ylab o'yinchilar o'zaro ta'sir o'tkazadigan ulkan multiplayer onlayn ro'l o'yinini (MMORPG) ko'rib chiqing. WebSocket o'yin serveriga barcha o'yinchilarga real vaqtda yangilanishlarni uzatish imkonini beradi, bu esa silliq va sezgir o'yin tajribasini ta'minlaydi.
• Moliyaviy ilovalar: Aktsiyalar, savdo platformalari va boshqa moliyaviy ilovalar real vaqtda bozor ma'lumotlarini taqdim etish uchun WebSocket-dan foydalanadilar. Nyu-York, London va Tokio birjalarida ro'yxatga olingan aktsiyalarning jonli narxlari yangilanishlarini aks ettiruvchi aktsiyalar savdo platformasi ushbu yangilanishlarni real vaqtda qabul qilish va aks ettirish uchun WebSocket-dan foydalanadi, bu esa treyderlarga so'nggi bozor ma'lumotlariga asoslangan holda xabardor qarorlar qabul qilish imkonini beradi.
• Jonli ma'lumotlar oqimlari: Yangiliklar veb-saytlari, ijtimoiy media platformalari va boshqa ilovalar real vaqtda yangilanishlar va bildirishnomalarni yetkazib berish uchun WebSocket-dan foydalanadilar. Global yangiliklar tashkilotining mobil ilova orqali obunachilariga yangiliklar ogohlantirishlarini yetkazib berayotganini tasavvur qiling. WebSocket tashkilotga ushbu ogohlantirishlarni foydalanuvchilarga ularning joylashuvi yoki qurilmasidan qat'i nazar, bir zumda yuborish imkonini beradi va ular so'nggi voqealardan xabardor bo'lib turishlarini ta'minlaydi.
• Hamkorlikda tahrirlash: Google Docs va Figma kabi ilovalar real vaqtda hamkorlikda tahrirlash imkonini berish uchun WebSocket-dan foydalanadilar. Bir nechta foydalanuvchilar bir vaqtning o'zida bir xil hujjat yoki dizayn ustida ishlashlari mumkin, o'zgarishlar barcha foydalanuvchilar ekranlarida bir zumda sinxronlashtiriladi.
• IoT (Narsalar interneti): IoT qurilmalari markaziy serverlar bilan aloqa qilish va ma'lumotlarni real vaqtda almashish uchun WebSocket-dan foydalanadilar. Misol uchun, aqlli uy tizimi foydalanuvchilarga jihozlarini masofadan turib kuzatish va boshqarish imkonini berish uchun WebSocket-dan foydalanishi mumkin.

WebSocket ilovalarini masshtablash

WebSocket ilovangiz o'sib borgani sayin, masshtablashni hisobga olishingiz kerak bo'ladi. Mana WebSocket ilovalarini masshtablash bo'yicha ba'zi strategiyalar:

Yukni muvozanatlash

WebSocket ulanishlarini yuk balanslovchi yordamida bir nechta serverlar o'rtasida taqsimlang. Bu hech qanday serverning ulanishlar bilan to'lib ketmasligini ta'minlaydi va ilovangizning umumiy ishlashi va mavjudligini yaxshilaydi. Mashhur yuk muvozanatlash yechimlariga Nginx, HAProxy va AWS, Google Cloud va Azure kabi provayderlarning bulutga asoslangan yuk muvozanatlovchilari kiradi.

Gorizontal masshtablash

Trafikni oshirish uchun infratuzilmangizga ko'proq WebSocket serverlarini qo'shing. Bu gorizontal masshtablash deb ataladi. Serverlaringiz bir vaqtning o'zida ulanishlarni boshqarish uchun to'g'ri sozlanganligiga va yuk balanslovchingiz trafikni barcha serverlar bo'ylab teng taqsimlayotganligiga ishonch hosil qiling.

Xabar navbatlari

WebSocket serverlaringizni backend xizmatlaringizdan ajratish uchun xabar navbatidan foydalaning. Bu sizga ko'p sonli xabarlarni asinxron ravishda boshqarish va backend xizmatlaringizning haddan tashqari yuklanishining oldini olish imkonini beradi. Mashhur xabar navbatlari yechimlariga RabbitMQ, Kafka va Redis kiradi.

Yopishqoq sessiyalar

Ba'zi hollarda yopishqoq sessiyalardan, shuningdek sessiya yaqinligidan foydalanish zarur bo'lishi mumkin. Bu mijoz har doim bir xil WebSocket serveriga yo'naltirilishini ta'minlaydi. Bu serverda holatni saqlaydigan ilovalar uchun, masalan, onlayn o'yinlar uchun foydali bo'lishi mumkin.

Xulosa: Ikki tomonlama aloqa kuchini qabul qilish

WebSocket vebdagi real vaqtda aloqada inqilob qildi. Uning ikki tomonlama xususiyati, kechikishning kamayishi va masshtablash imkoniyati uni keng ko'lamli ilovalar uchun ideal yechimga aylantiradi. WebSocket-ni amalga oshirish tamoyillari, xavfsizlik nuqtai nazarlari va masshtablash strategiyalarini tushunish orqali dasturchilar ushbu protokol kuchidan foydalanib, butun dunyo bo'ylab foydalanuvchilar uchun qiziqarli, sezgir va real vaqtda tajribalarni yaratishlari mumkin. Chat ilovasini, onlayn o'yinni yoki real vaqtda ma'lumotlar oqimini yaratayotganingizdan qat'i nazar, WebSocket mijozlar va serverlar o'rtasida uzluksiz va bir zumda o'zaro ta'sir o'tkazish uchun asos yaratadi.