25 Кві, 2023

Спрощення зв'язку в режимі реального часу: Введення в протокол WebSocket

Penetration Testing as a service (PTaaS)

Tests security measures and simulates attacks to identify weaknesses.

Спілкування в режимі реального часу стало невід'ємною частиною сучасних веб-додатків, дозволяючи користувачам отримувати миттєві оновлення без необхідності ручного оновлення сторінок. Це стало можливим завдяки використанню Websocketsпротокол, який забезпечує двосторонній зв'язок між клієнтом і сервером в режимі реального часу. На відміну від традиційних HTTP-запитів, які є односторонніми, Websockets створіть постійне з'єднання між клієнтом і сервером, полегшує ефективна і надійна передача даних в режимі реального часу. У цьому повідомленні в блозі, ми будемо вивчіть основи Websockets протокол, його переваги перед традиційними методами зв'язку і те, як він може бути реалізований у веб-додатках для поліпшення користувацького досвіду. 

Що означає спілкування в режимі реального часу в сенсі? 

Зв'язок у режимі реального часу (RTC) відноситься до обміну інформацією між двома або більш сторонами майже миттєво. Це тип зв'язку, який відбувається в режимі реального часу або з мінімальною затримкою між відправником і одержувачем. У контексті сучасних веб-додатків RTC дозволяє користувачам спілкуватися один з одним в режимі реального часу, без необхідності ручного оновлення сторінок. 

RTC може приймати різні форми, включаючи голосові і відеодзвінки, обмін миттєвими повідомленнями і передачу даних. Для того щоб спілкування вважалося "в режимі реального часу", воно повинно відбутися протягом декількох секунд після відправлення повідомлення. Зазвичай це досягається за рахунок використання спеціалізованих протоколів зв'язку, які призначені для полегшення швидкої і ефективної передачі даних. 

Одним з ключових переваг RTC є його здатність полегшувати спільну роботу в режимі реального часу, незалежно від місцезнаходження сторін. Це особливо важливо на сучасних робочих місцях, де віддалена робота стає все більш поширеною. RTC дозволяє членам команди миттєво спілкуватися один з одним, незалежно від їх фізичного розташування. 

Ще однією перевагою RTC є його здатність покращувати користувальницький досвід у веб-додатках. Включивши оновлення в режимі реального часу, веб-додатки можуть надати користувачам більш чуйний і привабливий інтерфейс. Наприклад, програми для чату у режимі реального часу можуть надавати користувачам можливість обміну миттєвими повідомленнями, у той час як передача даних в режимі реального часу може дозволити користувачам отримувати оперативні оновлення про події, таких як спортивні ігри або фінансові ринки. 

В цілому, RTC є потужним інструментом для поліпшення комунікації і співпраці в різних контекстах. Його здатність забезпечувати зв'язок і передачу даних у режимі реального часу зробила його важливим компонентом сучасних веб-додатків і ключовим засобом віддаленої роботи і спільної роботи. 

Огляд з websockets 

WebSockets - це протокол, що забезпечує зв'язок у режимі реального часу між клієнтом і сервером. Вони забезпечують постійне з'єднання між клієнтом і сервером, що дозволяє здійснювати двосторонню передачу даних. Протокол WebSocket призначений для роботи через порти HTTP і HTTPS і забезпечує повнодуплексний зв'язок з низькою затримкою. 

WebSockets були представлені як частина специфікації HTML5, і з тих пір вони широко використовуються сучасними веб-браузерами і серверними фреймворками. На відміну від традиційних HTTP-запитів, які слідують моделі запит-відповідь, WebSockets дозволяють серверу передавати дані клієнта без необхідності виконання клієнтом запиту. 

Протокол WebSocket складається з двох частин: рукостискання і фази передачі даних. Під час встановлення зв'язку клієнт і сервер погоджують деталі підключення до WebSocket, включаючи версію протоколу, підпротокол (якщо такий є) і будь-які додаткові заголовки. 

Як тільки рукостискання завершено, починається етап передачі даних. На цьому етапі клієнт і сервер можуть відправляти дані один одному в будь-який час. Ці дані можуть бути у вигляді тексту або двійкових даних, і вони можуть бути відправлені в будь-якому напрямку. 

WebSockets мають ряд переваг перед традиційними HTTP-запитами, включаючи меншу затримку, менше використання смуги пропускання і можливість надсилати клієнтам оновлення в режимі реального часу. Вони особливо корисні для додатків, що вимагають спілкування в режимі реального часу, таких як кімнати чатів, онлайн-ігри та фінансові торгові платформи. 

Щоб використовувати WebSockets, і клієнт, і сервер повинні підтримувати протокол. Більшість веб-браузерів підтримують WebSockets "з коробки", і багато серверні фреймворки також забезпечують підтримку протоколу. Крім того, існує кілька сторонніх бібліотек і фреймворків, які спрощують процес створення додатків на основі WebSocket. 

В цілому, WebSockets надають потужний інструмент для створення веб-додатків реального часу. Вони забезпечують повнодуплексний зв'язок між клієнтами і серверами з низькою затримкою і широко підтримуються сучасними веб-браузерами і серверними платформами. 

Історія створення Websockets 

Протокол WebSocket був вперше представлений в 2008 році Іеном Хиксоном, інженером Google, як частина специфікації HTML5. Початкова пропозиція для WebSockets було спрямоване на усунення обмежень HTTP для зв'язку в режимі реального часу, що вимагало від клієнта постійного опитування сервера на предмет оновлень. 

У 2009 році протокол WebSocket був додатково розроблений групою інженерів Google, Mozilla і Opera. Вони представили пропозицію в IETF (Internet Engineering Task Force) по стандартизації протоколу WebSocket. 

Протокол WebSocket був стандартизований у 2011 році як RFC 6455, і він був реалізований декількома веб-браузерами, включаючи Google Chrome, Mozilla Firefox і Internet Explorer. API WebSocket також був доданий до специфікації HTML5, що дозволило веб-розробникам використовувати протокол у своїх додатках. 

Впровадження WebSockets спочатку йшло повільно через побоювання з приводу безпеки і масштабованості. Оскільки WebSockets забезпечують постійне з'єднання між клієнтом і сервером, існував ризик атак типу "відмова в обслуговуванні" і інших вразливостей в системі безпеки. 

Однак з часом ці проблеми були усунені, і WebSockets ставали все більш популярними для обміну даними в режимі реального часу в веб-додатках. У 2012 році протокол WebSocket був використаний Twitter для створення своєї платформи обміну повідомленнями в режимі реального часу, і він також використовувався фінансовою індустрією для торгових додатків в режимі реального часу. 

У 2013 році протокол WebSocket був додатково стандартизований W3C (World Wide Web Consortium) як частина специфікації HTML5. W3C додав додаткові функції в WebSocket API, включаючи можливість відправляти і отримувати двійкові дані, а також можливість встановлювати тайм-аути і розміри буфера. 

Сьогодні WebSockets широко використовуються в сучасних веб-додатках для спілкування в режимі реального часу, таких як кімнати чату, онлайн-ігри платформи для спільного редагування. Вони підтримуються більшістю сучасних веб-браузерів і серверних фреймворків, а також існує декілька сторонніх бібліотек і фреймворків, які спрощують процес створення додатків на основі WebSocket. 

Ключові особливості Websockets 

WebSockets надають кілька ключових функцій, які роблять їх потужним інструментом для обміну даними між клієнтами і серверами в режимі реального часу. Ці ключові особливості включають в себе: 

Двонаправлена, повнодуплексний зв'язок: WebSockets забезпечують двосторонню, повнодуплексний зв'язок між клієнтом і сервером, що означає, що дані можуть бути відправлені та отримані в обох напрямках одночасно. Це забезпечує зв'язок в режимі реального часу між клієнтом і сервером без необхідності для клієнта постійно опитувати сервер на предмет оновлень. 

Низька затримка: WebSockets забезпечують зв'язок між клієнтом і сервером з низькою затримкою, що означає, що оновлення можуть бути відправлені й отримані швидко. Це особливо важливо для додатків, що вимагають спілкування в режимі реального часу, таких як онлайн-ігри, кімнати чатів та фінансові торгові платформи. 

Постійне з'єднання: WebSockets забезпечують постійне з'єднання між клієнтом і сервером, що означає, що з'єднання залишається відкритим, навіть коли дані не відправляються або не приймаються. Це дозволяє серверу надсилати оновлення клієнта в режимі реального часу, без необхідності для клієнта робити запит. 

Підтримка двійкових даних: WebSockets дозволяють передавати двійкові дані в додаток до текстових даних. Це корисно для додатків, яким потрібна передача великих обсягів даних, таких як потокове відео або аудіо. 

Масштабованість: WebSockets можна використовувати для створення масштабованих додатків, оскільки вони забезпечують ефективну комунікацію між клієнтами і серверами. Оскільки з'єднання залишається відкритим, сервер може обробляти декілька клієнтів одночасно без додаткових витрат на відкриття і закриття з'єднань для кожного запиту клієнта. 

Междоменная підтримка: WebSockets можна використовувати для обміну даними між різними доменами, що означає, що програми можуть бути створені для обміну даними між різними серверами або службами. Це особливо корисно при створенні розподілених систем або микросервисов. 

Безпека: WebSockets надають вбудовані функції безпеки, включаючи шифрування і аутентифікації, які допомагають запобігти несанкціонований доступ до каналу зв'язку. 

В цілому, ключові функції WebSockets забезпечують ефективний зв'язок між клієнтами і серверами в режимі реального часу з низькою затримкою. Вони широко використовуються в сучасних веб-додатках для різних варіантів використання і стали важливим інструментом для побудови масштабованих розподілених систем.
 

Як Websockets працює? 

WebSockets працюють шляхом встановлення постійного двонаправленого каналу зв'язку між клієнтом і сервером, який забезпечує зв'язок у режимі реального часу без необхідності для клієнта постійно опитувати сервер на предмет оновлень. Протокол WebSocket заснований на протоколі управління передачею (TCP), який забезпечує надійну, упорядковану і перевірену на помилки доставку даних. 

Процес встановлення з'єднання з WebSocket включає в себе кілька кроків: 

Клієнт відправляє запит на сервер для ініціювання підключення до WebSocket. Цей запит виконується з використанням протоколу HTTP і включає в себе спеціальний заголовок "Оновити: websocket", який вказує, що клієнт хоче оновити з'єднання до з'єднання WebSocket. 

Сервер відповідає на запит клієнта HTTP-відповіддю, який включає спеціальний заголовок "Оновити: websocket", який вказує, що сервер готовий поновити з'єднання до з'єднання WebSocket. 

Якщо сервер приймає запит клієнта, виконується квитування WebSocket. Це включає в себе обмін набором заголовків між клієнтом і сервером для встановлення з'єднання з WebSocket. Квитування включає заголовок "Sec-WebSocket-Key", який являє собою випадково згенерований ключ, використовуваний для забезпечення безпеки з'єднання. 

Як тільки з'єднання з WebSocket встановлено, що дані можуть бути відправлені та отримані в обох напрямках між клієнтом і сервером. Це досягається за рахунок використання фреймів WebSocket, які являють собою пакети даних, що надсилаються між клієнтом і сервером. Фрейми WebSocket мають заголовок і корисне навантаження, і їх можна використовувати як для надсилання текстових, так і двійкових даних. 

Підключення до WebSocket залишається відкритим до тих пір, поки клієнт або сервер не закриють з'єднання чи не виникне мережева помилка. 

Якщо з'єднання закрито, клієнт і сервер можуть ініціювати нове підключення до WebSocket, повторивши процес встановлення зв'язку. 

Протокол WebSocket також включає в себе кілька вбудованих функцій, які забезпечують ефективний зв'язок між клієнтами і серверами. Наприклад, фрейми WebSocket можуть бути стиснуті, щоб зменшити обсяг даних, переданих по мережі. Крім того, повідомлення WebSocket можуть бути фрагментовані, щоб забезпечити передачу великих повідомлень меншими порціями. 

В цілому, протокол WebSocket надає потужний інструмент для створення комунікаційних додатків реального часу, яким потрібно двонаправлений зв'язок між клієнтами і серверами з низькою затримкою. Встановлюючи постійне з'єднання між клієнтом і сервером, WebSockets забезпечують ефективну комунікацію, яка добре підходить для різних варіантів використання, включаючи кімнати чатів, онлайн-ігри платформи для спільного редагування. 

Проблеми безпеки та їх усунення 

Хоча WebSockets надають потужний інструмент для створення комунікаційних додатків реального часу, вони також створюють певні ризики для безпеки, які необхідно враховувати. Ось деякі з поширених проблем безпеки, пов'язаних з WebSockets, поряд з деякими стратегіями виправлення: 

Міжсайтовий перехоплення WebSocket (CSWSH): Це відбувається, коли зловмисник використовує уразливість міжсайтового скриптинга (XSS), щоб вкрасти з'єднання WebSocket і використовувати його для зв'язку з сервером. Щоб запобігти цьому, важливо переконатися, що з'єднання з WebSocket встановлюється тільки між довіреними сторонами. Впровадження автентифікації на стороні сервера може допомогти запобігти цей тип атаки. 

Підробка міжсайтових запитів (CSRF): це відбувається, коли зловмисник відправляє запит WebSocket на сервер від імені користувача-жертви. Щоб запобігти цьому, важливо використовувати токени захисту від CSRF, щоб гарантувати, що запит WebSocket приймається лише з надійних джерел. 

Ін'єкційні атаки: вони відбуваються, коли зловмисник вводить шкідливий код або дані запиту або відповідь WebSocket. Щоб запобігти атаки з використанням ін'єкцій, важливо правильно перевіряти і очищати всі дані, що відправляються по з'єднанню WebSocket. Реалізація перевірки вхідних даних і кодування вихідних даних може допомогти запобігти ін'єкційні атаки. 

Атаки типу "відмова в обслуговуванні" (DoS): вони відбуваються, коли зловмисник завантажує сервер великою кількістю запитів WebSocket, що може перевантажити сервер і привести до його аварійного завершення. Щоб запобігти DoS-атаки, важливо впровадити заходи по обмеженню швидкості і дроселювання, щоб обмежити кількість запитів, які можуть бути оброблені сервером. 

Атаки типу "Людина посередині" (MitM): вони відбуваються, коли зловмисник перехоплює трафік WebSocket і зчитує або змінює дані, що передаються між клієнтом і сервером. Щоб запобігти атаки MitM, важливо впровадити заходи шифрування і аутентифікації, такі як SSL / TLS, щоб гарантувати, що трафік WebSocket безпечний і не може бути перехоплено або змінений. 

У цілому, важливо належним чином захистити з'єднання WebSocket, запровадивши такі заходи, як перевірка вхідних даних, кодування вихідних даних, аутентифікація, шифрування, обмеження швидкості і токени захисту від CSRF. Дотримуючись рекомендацій щодо забезпечення безпеки WebSocket, розробники можуть допомогти запобігти поширені проблеми безпеки і гарантувати, що їх програми для обміну даними в реальному часі безпечні і надійні. 

Книги та посилання 

Ось кілька книг і посилань на WebSockets: 

"WebSocket: полегшені клієнт-серверні комунікації" Ендрю Ломбарді – У цій книзі представлений детальний огляд протоколу WebSocket поряд з прикладами того, як його використовувати для створення комунікаційних додатків реального часу. 

"Основи WebSocket: створення додатків за допомогою WebSockets HTML5" Варуна Чопра – Ця книга являє собою зручний для початківців знайомство з WebSockets, поряд з практичними прикладами того, як використовувати їх для створення комунікаційних додатків реального часу. 

На додаток до цих книг на WebSockets також доступні безліч онлайн-ресурсів, включаючи офіційну документацію WebSocket, навчальні посібники та приклади коду. Деякі популярні онлайн - ресурси включають: 

WebSocket.org : Офіційний веб-сайт протоколу WebSocket, який включає документацію, приклади коду і інформацію про бібліотеки і фреймворках WebSocket. 

MDN Web Docs: Мережа розробників Mozilla надає детальний огляд протоколу WebSocket поряд з прикладами того, як його використовувати у веб-додатках. 

В цілому, існує безліч ресурсів для вивчення WebSockets, починаючи від керівництв для початківців і закінчуючи розширеної технічної документацією. Використовуючи ці ресурси, розробники можуть створювати комунікаційні програми реального часу, які в повній мірі використовують можливості протоколу WebSocket. 

Інші Послуги

Готові до безпеки?

зв'язатися з нами