WebSocket: Haqiqiy vaqtdagi ikki tomonlama aloqa sharhi

Bugungi o'zaro bog'langan dunyoda real vaqtdagi aloqa onlayn o'yinlar va moliyaviy savdo platformalaridan tortib, hamkorlikda hujjat tahrirlash va tezkor xabar almashishgacha bo'lgan ko'plab ilovalar uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega. WebSocket texnologiyasi mijoz va server o'rtasida doimiy, ikki tomonlama aloqani ta'minlash uchun kuchli yechim taklif etadi. Ushbu maqolada WebSocket'ning nozik jihatlari, uning afzalliklari, qo'llanilish holatlari, amalga oshirish tafsilotlari va uni muqobil real vaqtdagi aloqa usullari bilan taqqoslash chuqur o'rganiladi.

WebSocket nima?

WebSocket - bu bitta TCP ulanishi orqali to'liq dupleks aloqa kanallarini ta'minlaydigan aloqa protokoli. So'rov-javob modeliga amal qiladigan HTTP'dan farqli o'laroq, WebSocket server va mijozga takroriy so'rovlarsiz bir vaqtning o'zida bir-biriga ma'lumot yuborish imkonini beradi. Ushbu doimiy ulanish kechikish va qo'shimcha yuklamani keskin kamaytiradi, bu esa uni real vaqtdagi ilovalar uchun ideal qiladi.

Asosiy xususiyatlari:

• To'liq dupleks: Ma'lumotlar bir vaqtning o'zida ikkala yo'nalishda (mijozdan serverga va serverdan mijozga) oqishi mumkin.
• Doimiy ulanish: Bitta TCP ulanishi aloqa seansi davomida ochiq qoladi, bu esa har bir xabar uchun yangi ulanish o'rnatishdagi qo'shimcha yuklamani yo'q qiladi.
• Kam kechikish: Kamaytirilgan qo'shimcha yuklama va doimiy ulanish an'anaviy HTTP-ga asoslangan yondashuvlarga qaraganda ancha past kechikishga olib keladi.
• Standartlashtirilgan protokol: RFC 6455 tomonidan belgilangan bo'lib, turli platformalar va ilovalar o'rtasida o'zaro muvofiqlikni ta'minlaydi.

WebSocket qanday ishlaydi

WebSocket aloqa jarayoni HTTP "handshake" (qo'l siqish) bilan boshlanadi. Mijoz serverga HTTP so'rovini yuborib, ulanishni WebSocket ulanishiga yangilaydi. Ushbu yangilash so'rovi WebSocket ulanishini o'rnatish niyatini bildiruvchi Upgrade: websocket va Connection: Upgrade kabi maxsus sarlavhalarni o'z ichiga oladi.

Agar server WebSocket'ni qo'llab-quvvatlasa va yangilash so'rovini qabul qilsa, u WebSocket ulanishining muvaffaqiyatli o'rnatilganligini tasdiqlovchi HTTP 101 Switching Protocols javobi bilan javob beradi. Ulanish o'rnatilgandan so'ng, ma'lumotlar HTTP sarlavhalaridan ancha kichikroq va samaraliroq bo'lgan WebSocket freymlari yordamida ikkala yo'nalishda uzatilishi mumkin.

"Handshake" (qo'l siqish) jarayoni:

1. Mijoz so'rovi: Mijoz serverga HTTP Upgrade so'rovini yuboradi.
2. Server javobi: Agar server so'rovni qabul qilsa, u HTTP 101 Switching Protocols javobini yuboradi.
3. Doimiy ulanish: TCP ulanishi WebSocket ulanishiga yangilanadi, bu ikki tomonlama aloqaga imkon beradi.

WebSocket'ning afzalliklari

WebSocket real vaqtdagi aloqa uchun an'anaviy HTTP-ga asoslangan yondashuvlarga nisbatan bir qancha afzalliklarni taqdim etadi:

• Kamaytirilgan kechikish: Doimiy ulanish yangi ulanishlarni qayta-qayta o'rnatishdagi qo'shimcha yuklamani yo'q qiladi, natijada kechikish sezilarli darajada kamayadi. Bu jonli bozor ma'lumotlarini taqdim etuvchi moliyaviy savdo platformalari yoki tezkor o'zaro ta'sirlarni talab qiluvchi ko'p o'yinchili onlayn o'yinlar kabi deyarli bir zumda yangilanishlar muhim bo'lgan ilovalar uchun juda muhimdir.
• Kamroq qo'shimcha yuklama: WebSocket freymlari HTTP sarlavhalaridan kichikroq, bu esa tarmoq orqali uzatiladigan ma'lumotlar hajmini kamaytiradi. Bu o'tkazuvchanlik qobiliyatidan foydalanishni kamaytiradi, bu ayniqsa mobil ilovalar yoki cheklangan tarmoq o'tkazuvchanligi bo'lgan hududlarda ishlaydigan ilovalar uchun foydalidir.
• Ikki tomonlama aloqa: Mijoz ham, server ham bir-biriga bir vaqtning o'zida ma'lumot yuborishi mumkin, bu esa real vaqtdagi o'zaro ta'sirlar va hamkorlikdagi ilovalarni ta'minlaydi. Bir nechta foydalanuvchilar bir vaqtning o'zida bitta hujjatni o'zgartirishi va bir-birlarining o'zgarishlarini real vaqtda ko'rishi mumkin bo'lgan Google Docs kabi hamkorlikdagi hujjat tahrirlash vositalarini o'ylab ko'ring.
• Masshtablanuvchanlik: WebSocket serverlari ko'p sonli bir vaqtda ulanishlarni boshqara oladi, bu ularni yuqori trafikli ilovalar uchun mos qiladi. To'g'ri ishlab chiqilgan WebSocket ilovalari ortib borayotgan foydalanuvchi talabini qondirish uchun bir nechta serverlar bo'ylab gorizontal ravishda masshtablanishi mumkin.
• Standartlashtirish: WebSocket standartlashtirilgan protokol bo'lib, turli platformalar va ilovalar o'rtasida o'zaro muvofiqlikni ta'minlaydi. Bu WebSocket'ni mavjud tizimlarga integratsiya qilishni va turli qurilmalarda ishlay oladigan ilovalarni ishlab chiqishni osonlashtiradi.

WebSocket'dan foydalanish holatlari

WebSocket keng ko'lamli real vaqtdagi ilovalar uchun juda mos keladi:

• Onlayn o'yinlar: Real vaqtdagi ko'p o'yinchili o'yinlar silliq va sezgir o'yin jarayonini ta'minlash uchun kam kechikish va ikki tomonlama aloqani talab qiladi. WebSocket o'yin serverlariga o'yin holati yangilanishlarini barcha ulangan o'yinchilarga samarali uzatish va o'yinchilarning harakatlarini real vaqtda qabul qilish imkonini beradi. Yuzlab yoki minglab o'yinchilar bir vaqtning o'zida umumiy virtual dunyoda o'zaro ta'sir o'tkazadigan massiv ko'p o'yinchili onlayn rolli o'yinlarni (MMORPG) ko'rib chiqing.
• Moliyaviy savdo platformalari: Moliyaviy ilovalar real vaqtda bozor ma'lumotlari yangilanishini va buyurtmalarning zudlik bilan bajarilishini talab qiladi. WebSocket treyderlarga ushbu ma'lumotlarni yetkazib berish va ularning buyurtmalarini tezda bajarish uchun zarur bo'lgan tezlik va samaradorlikni ta'minlaydi. Masalan, aksiya savdosi platformalari WebSocket'dan foydalanib, o'z foydalanuvchilariga jonli narx kotirovkalari, yangiliklar ogohlantirishlari va savdo signallarini uzatadi.
• Chat ilovalari: Tezkor xabar almashish ilovalari xabarlarni tez va samarali yetkazib berish uchun real vaqtdagi aloqaga tayanadi. WebSocket chat serverlariga doimiy so'rovlarsiz yangi xabarlarni foydalanuvchilarga real vaqtda yuborish imkonini beradi. WhatsApp, Telegram va Slack kabi ilovalar o'zlarining real vaqtdagi xabar almashish imkoniyatlari uchun WebSocket yoki shunga o'xshash texnologiyalarga ko'p tayanadi.
• Hamkorlikdagi ilovalar: Hamkorlikdagi hujjat tahrirlash, onlayn doskalar va loyihalarni boshqarish vositalari kabi ilovalar real vaqtda yangilanishlar va sinxronizatsiyani talab qiladi. WebSocket ushbu ilovalarga uzluksiz va hamkorlikda foydalanuvchi tajribasini taqdim etish imkonini beradi. Masalan, onlayn doskalar bir nechta foydalanuvchilarga real vaqtda birgalikda chizish va izoh qoldirish imkonini beradi, bu ularni aqliy hujum sessiyalari va masofaviy hamkorlik uchun ideal qiladi.
• Real vaqtda monitoring va tahlil: Tizim unumdorligi, tarmoq trafigi yoki sensor ma'lumotlarini kuzatuvchi ilovalar ma'lumotlarni real vaqtda uzatish uchun WebSocket'dan foydalanishi mumkin. Bu foydalanuvchilarga ma'lumotlar yaratilishi bilan ularni vizualizatsiya qilish va tahlil qilish imkonini beradi, bu esa ularga muammolarni tezda aniqlash va ularga javob berish imkonini beradi. Masalan, server monitoringi paneli real vaqtda CPU ishlatilishi, xotira iste'moli va tarmoq trafigi statistikasini ko'rsatish uchun WebSocket'dan foydalanishi mumkin.
• IoT (Narsalar Interneti) ilovalari: IoT qurilmalari ko'pincha sensor ma'lumotlarini uzatish, buyruqlarni qabul qilish yoki proshivkani yangilash uchun markaziy serverlar bilan real vaqtda aloqa qilishlari kerak. WebSocket ushbu qurilmalar uchun samarali va ishonchli aloqa kanalini ta'minlaydi. Masalan, aqlli uy tizimi sensorlar, aktuatorlar va markaziy boshqaruv markazi o'rtasida aloqa qilish uchun WebSocket'dan foydalanishi mumkin.

WebSocket'ni tatbiq etish

WebSocket'ni tatbiq etish odatda mijoz va server tomonida WebSocket kutubxonasi yoki freymvorkidan foydalanishni o'z ichiga oladi.

Mijoz tomonida tatbiq etish:

Aksariyat zamonaviy veb-brauzerlar WebSocket API orqali WebSocket'ni mahalliy qo'llab-quvvatlaydi. Siz JavaScript yordamida WebSocket ulanishini yaratishingiz, xabarlarni yuborishingiz va qabul qilishingiz hamda ulanish hodisalarini qayta ishlashingiz mumkin.

            // WebSocket ulanishini yaratish
const socket = new WebSocket('ws://example.com/socket');

// Ulanish ochilganligi hodisasini qayta ishlash
socket.addEventListener('open', (event) => {
 console.log('WebSocket serveriga ulanildi');
 socket.send('Salom, server!');
});

// Xabar qabul qilinganligi hodisasini qayta ishlash
socket.addEventListener('message', (event) => {
 console.log('Serverdan kelgan xabar: ', event.data);
});

// Ulanish yopilganligi hodisasini qayta ishlash
socket.addEventListener('close', (event) => {
 console.log('WebSocket serveridan uzildi');
});

// Xatolik hodisasini qayta ishlash
socket.addEventListener('error', (event) => {
 console.error('WebSocket xatosi: ', event);
});

            

              
                Copy
              
            
          

Server tomonida tatbiq etish:

Bir nechta server tomonidagi kutubxonalar va freymvorklar Node.js, Python, Java va Go kabi turli dasturlash tillarida WebSocket'ni qo'llab-quvvatlaydi.

Node.js misoli (ws kutubxonasidan foydalangan holda):

            const WebSocket = require('ws');

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

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

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

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

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

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

            

              
                Copy
              
            
          

Python misoli (websockets kutubxonasidan foydalangan holda):

            import asyncio
import websockets

async def echo(websocket, path):
 async for message in websocket:
 print(f"Qabul qilingan xabar: {message}")
 await websocket.send(f"Server qabul qildi: {message}")

start_server = websockets.serve(echo, "localhost", 8765)

asyncio.get_event_loop().run_until_complete(start_server)
asyncio.get_event_loop().run_forever()

            

              
                Copy
              
            
          

Bular shunchaki asosiy misollar. Haqiqiy dunyo ilovalari ko'pincha autentifikatsiya, avtorizatsiya, xabarlarni yo'naltirish va xatolarni qayta ishlash uchun murakkabroq mantiqni o'z ichiga oladi.

WebSocket va boshqa real vaqtdagi aloqa usullarini taqqoslash

WebSocket real vaqtdagi aloqa uchun kuchli vosita bo'lsa-da, u har doim har bir stsenariy uchun eng yaxshi yechim emas. Server-Sent Events (SSE) va HTTP Polling kabi boshqa real vaqtdagi aloqa usullari ilovaning o'ziga xos talablariga qarab ko'proq mos kelishi mumkin.

Server-Sent Events (SSE)

Server-Sent Events (SSE) - bu server mijozga ma'lumotlarni yuboradigan bir tomonlama aloqa protokoli. WebSocket'dan farqli o'laroq, SSE HTTP'ga asoslangan va doimiy ulanishni talab qilmaydi. Server mijozga matnga asoslangan hodisalar oqimini yuboradi, so'ngra mijoz uni qayta ishlashi mumkin.

SSE'ning afzalliklari:

• Oddiylik: SSE WebSocket'dan ko'ra oddiyroq, chunki u HTTP'ga asoslangan va "handshake" jarayonini talab qilmaydi.
• HTTP mosligi: SSE standart HTTP orqali ishlaydi, bu uni mavjud infratuzilma va fayrvollar bilan mos qiladi.

SSE'ning kamchiliklari:

• Bir tomonlama: SSE faqat serverga mijozga ma'lumot yuborishga imkon beradi. Mijoz SSE yordamida serverga ma'lumot yubora olmaydi.
• Yuqoriroq kechikish: SSE deyarli real vaqtda yangilanishlarni ta'minlasa-da, HTTP'ning qo'shimcha yuklamasi tufayli WebSocket'ga qaraganda biroz yuqoriroq kechikishga ega bo'lishi mumkin.

SSE uchun foydalanish holatlari:

• Real vaqtdagi yangiliklar lentalari
• Aksiya narxlari yangilanishlari
• Server tomoni monitoringi

HTTP Polling

HTTP Polling - bu mijoz yangilanishlarni tekshirish uchun serverga qayta-qayta HTTP so'rovlarini yuboradigan usul. HTTP polling'ning ikki asosiy turi mavjud: qisqa polling va uzun polling.

Qisqa Polling: Mijoz serverga muntazam oraliqlarda so'rov yuboradi, yangilanishlar mavjudligidan qat'i nazar. Agar yangilanishlar bo'lsa, server ularni javobda qaytaradi. Agar yangilanishlar bo'lmasa, server bo'sh javob qaytaradi.

Uzun Polling: Mijoz serverga so'rov yuboradi va serverning yangilanish bilan javob berishini kutadi. Agar yangilanishlar mavjud bo'lmasa, server ulanishni yangilanish paydo bo'lguncha yoki vaqt tugaguncha ochiq ushlab turadi. Yangilanish mavjud bo'lganda yoki vaqt tugaganda, server mijozga javob yuboradi. Shundan so'ng mijoz jarayonni takrorlash uchun darhol serverga yana bir so'rov yuboradi.

HTTP Polling'ning afzalliklari:

• Moslik: HTTP polling har qanday veb-server bilan ishlaydi va maxsus protokollar yoki kutubxonalarni talab qilmaydi.
• Oddiylik: HTTP polling'ni amalga oshirish nisbatan oson.

HTTP Polling'ning kamchiliklari:

• Yuqori kechikish: HTTP polling sezilarli kechikishga ega bo'lishi mumkin, ayniqsa qisqa polling bilan, chunki mijoz yangilanishlarni olishdan oldin keyingi so'rov oralig'ini kutishi kerak bo'lishi mumkin.
• Yuqori qo'shimcha yuklama: HTTP polling ko'p keraksiz trafikni keltirib chiqarishi mumkin, chunki mijoz hatto yangilanishlar bo'lmaganda ham serverga qayta-qayta so'rovlar yuboradi.

HTTP Polling uchun foydalanish holatlari:

• Real vaqtdagi yangilanishlar muhim bo'lmagan ilovalar
• WebSocket yoki SSE qo'llab-quvvatlanmaydigan holatlar

Taqqoslash jadvali

Xavfsizlik masalalari

WebSocket'ni tatbiq etayotganda, potentsial zaifliklardan himoyalanish uchun xavfsizlikning eng yaxshi amaliyotlarini hisobga olish muhimdir.

• TLS/SSL'dan foydalaning: WebSocket ulanishlarini himoyalash va tranzitdagi ma'lumotlarni himoya qilish uchun har doim TLS/SSL shifrlashidan (wss://) foydalaning. Bu tinglash va "man-in-the-middle" hujumlarining oldini oladi.
• Kiritilgan ma'lumotlarni tekshiring: Inyeksiya hujumlarining oldini olish uchun mijozdan olingan barcha ma'lumotlarni diqqat bilan tekshiring va tozalang. Bunga ma'lumotlar turini, formatini va uzunligini tekshirish hamda har qanday potentsial zararli belgilarni ekrannlash kiradi.
• Autentifikatsiya va avtorizatsiyani amalga oshiring: Faqat avtorizatsiyalangan foydalanuvchilar WebSocket resurslariga kira olishini ta'minlash uchun mustahkam autentifikatsiya va avtorizatsiya mexanizmlarini amalga oshiring. Bu JSON Web Tokens (JWT) yoki OAuth 2.0 kabi usullardan foydalanishni o'z ichiga olishi mumkin.
• So'rovlarni cheklash (Rate Limiting): Xizmat ko'rsatishni rad etish (DoS) hujumlarining oldini olish uchun so'rovlarni cheklashni amalga oshiring. Bu mijozning ma'lum bir vaqt oralig'ida qila oladigan so'rovlar sonini cheklaydi.
• Manba (Origin) tekshiruvi: Saytlararo WebSocket o'g'irlash (CSWSH) hujumlarining oldini olish uchun WebSocket ulanishlarining manbasini tekshiring. Bu faqat ishonchli manbalardan kelgan ulanishlar qabul qilinishini ta'minlaydi.
• Kutubxonalarni muntazam yangilab turing: Har qanday ma'lum xavfsizlik zaifliklarini tuzatish uchun WebSocket kutubxonalaringiz va freymvorklaringizni yangilab turing.

Xulosa

WebSocket mijozlar va serverlar o'rtasida real vaqtda ikki tomonlama aloqani ta'minlash uchun kuchli texnologiyadir. Uning past kechikishi, kamaytirilgan qo'shimcha yuklamasi va to'liq dupleks imkoniyatlari uni onlayn o'yinlar va moliyaviy savdo platformalaridan tortib chat ilovalari va hamkorlik vositalarigacha bo'lgan keng ko'lamli ilovalar uchun ideal qiladi. WebSocket tamoyillari, uning afzalliklari va cheklovlarini tushunib, dasturchilar ushbu texnologiyadan foydalanib, butun dunyo bo'ylab foydalanuvchilar uchun qiziqarli va sezgir real vaqtda tajribalar yaratishlari mumkin. WebSocket, Server-Sent Events (SSE) va HTTP Polling o'rtasida tanlov qilayotganda, ilovangizning o'ziga xos talablarini, jumladan ikki tomonlama aloqa zarurati, kechikishga sezgirlik va mavjud infratuzilma bilan mosligini diqqat bilan ko'rib chiqing. Va potentsial zaifliklardan himoyalanish va foydalanuvchilaringiz hamda ularning ma'lumotlari xavfsizligini ta'minlash uchun WebSocket'ni tatbiq etayotganda har doim xavfsizlikka ustuvor ahamiyat bering.