توضیح کامل کار با وب سوکت WebSocket

در این مطلب قصد داریم تا با مفاهیم و کاربردهای وب سوکت WebSocket آشنا شویم. شاید سوالتان در حوزه‌ی نحوه برقراری ارتباط بین مرورگر و کلاینت باشد؛ ما به پرسش‌های شما در این زمینه به‌طور کلی پاسخ خواهیم داد و برای شما توضیح خواهیم داد که وب سوکت چونه به انتقال پیام بین سرور و کاربران می‌پردازد و چه وظایفی را برعهده دارد.

تا انتهای این مقاله همره ما باشید تا اصطلاحات تخصصی در این زمینه و نکات مهمی که درباره این مدل تکنولوژی برای برقراری ارتباط وجود دارد را بصورت ساده و خلاصه به شما عزیزان، همراهان همیشگی ویراوردپرس آموزش دهیم.

وب سوکت WebSocket را تعریف کنید؟

وب سوکت یک پروتکل ارتباطی است که برای برقراری ارتباط دوطرفه بین یک مرورگر و یک سرور استفاده می‌شود. در مقابل HTTP که یک پروتکل یک طرفه است و فقط امکان ارسال درخواست از مرورگر به سرور را فراهم می‌کند، وب‌سوکت” به مرورگر و سرور این امکان را می‌دهد که به صورت همزمان داده‌ها را بین خود رد و بدل کنند.

این سیستم از پروتکل HTTP برای برقراری ارتباط اولیه استفاده می‌کند و پس از برقراری اتصال، ارتباط به یک اتصال دوطرفه تبدیل می‌شود. این به معنی این است که سرور و مرورگر می‌توانند به صورت همزمان داده‌ها را بفرستند و دریافت کنند بدون اینکه نیاز به ارسال درخواست از سمت مرورگر یا سرور باشد.

وب سوکت WebSocket برای انواع برنامه‌هایی که نیاز به ارتباط دوطرفه بین مرورگر و سرور دارند، مانند برنامه‌های چت آنلاین، بروزرسانی زنده (live updates)، بازی‌های چندنفره و برنامه‌های کنترل از راه دور بسیار مفید است.

نحوه برقراری کلاینت و سرور را توضیح دهید؟

برقراری ارتباط بین کلاینت و سرور بر اساس مدل سرویس‌دهی-سرویس‌گیری (Client-Server) است که در این مدل، سرور به عنوان یک منبع مرجع و کلاینت به عنوان درخواست‌کننده خدمات عمل می‌کند. حالت کلی برقراری ارتباط کلاینت با سرور عبارت است از:

مرحله یک: برقراری اتصال

کلاینت ابتدا باید اتصال خود را به سرور برقرار کند. این مرحله معمولاً با استفاده از پروتکل شبکه‌ای انجام می‌شود مانند HTTP، HTTPS، FTP، SSH و غیره. این اتصال می‌تواند بر اساس طرحواره‌های مختلفی مانند TCP/IP، UDP یا سایر پروتکل‌های شبکه صورت بگیرد.

مرحله دوم: ارسال درخواست

پس از برقراری اتصال، کلاینت می‌تواند درخواست خود را به سرور ارسال کند. این درخواست می‌تواند شامل درخواست‌های مختلفی مانند درخواست صفحه وب، درخواست دانلود، درخواست ارسال اطلاعات و غیره باشد.

مرحله سوم: پردازش درخواست

سرور پس از دریافت درخواست از کلاینت، باید آن را پردازش کند. این پردازش می‌تواند شامل اعتبارسنجی درخواست، اجرای عملیات مورد نیاز، دسترسی به داده‌های مورد نیاز و غیره باشد.

مرحله چهارم: ارسال پاسخ

پس از پردازش درخواست، سرور باید پاسخ را به کلاینت ارسال کند. این پاسخ ممکن است شامل اطلاعات مورد درخواست، کد وضعیت (مانند کد وضعیت HTTP)، داده‌های تکمیلی و غیره باشد.

مرحله پنجم: بستن اتصال

پس از ارسال پاسخ، اتصال بین کلاینت و سرور می‌تواند بسته شود. این بسته شدن ممکن است به صورت منظم و بر اساس طرحواره‌های خاص شبکه صورت گیرد، یا ممکن است کلاینت یا سرور بتوانند اتصال را برای ارتباط‌های بعدی باز نگه دارند.

مراحل فوق توصیفی از برقراری ارتباط کلاینت با سرور هستند. بدیهی است که بسته به نوع پروتکل و سرویس مورد استفاده، مراحل و مکانیزم‌های بیشتری نیز در این فررقراری ارتباط وجود دارد.

WebSocket چه تفاوتی با HTTP دارد؟

وب سوکت WebSocket و HTTP دو پروتکل متفاوت برای ارتباط بین مرورگر و سرور هستند. در ادامه تفاوت‌های اصلی بین WebSocket و HTTP را  برای شما عزیزان به‌طور کامل بررسی خواهیم نمود:

• نوع ارتباط:

HTTP یک پروتکل یک طرفه است، به این معنی که مرورگر تنها قادر به ارسال درخواست‌ها به سرور است و برای دریافت پاسخ نیاز به ارسال درخواست دوباره دارد. در مقابل، WebSocket یک پروتکل دوطرفه است که به مرورگر و سرور امکان ارسال و دریافت داده‌ها بدون نیاز به ارسال درخواست از سمت مرورگر یا سرور را می‌دهد.

• نوع اتصال:

HTTP از اتصال‌های کوتاه مدت استفاده می‌کند. هر بار که مرورگر یک درخواست HTTP ارسال می‌کند، یک اتصال TCP برقرار می‌شود و پس از دریافت پاسخ، اتصال قطع می‌شود. در مقابل، WebSocket از یک اتصال طولانی مدت استفاده می‌کند که بعد از برقراری ارتباط اولیه، برای مدت طولانی باز می‌ماند و داده‌ها به صورت همزمان بین مرورگر و سرور رد و بدل می‌شوند.

• هدرها:

در HTTP، هر درخواست و پاسخ باید شامل هدرهای HTTP باشد که اطلاعات مربوط به درخواست، پاسخ و دیگر جزئیات را شامل می‌شود. WebSocket همچنین از هدرهای خود استفاده می‌کند، اما هدرهای نسخه‌ی اولیه که بر پایه HTTP است، برای برقراری ارتباط اولیه استفاده می‌شود و پس از آن از هدرهای خود WebSocket برای ارتباط داده‌ها استفاده می‌کند.

• نوع و نحوه استفاده:

HTTP به طور عمده برای دریافت صفحات و منابع آنلاین مانند تصاویر، فایل‌ها، API و غیره استفاده می‌شود. WebSocket در برنامه‌هایی که نیاز به ارتباط دوطرفه بین مرورگر و سرور دارند، مانند برنامه‌های چت آنلاین، بروزرسانی زنده، بازی‌های چندنفره و برنامه‌های کنترل از راه دور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به طور خلاصه، وب سوکت WebSocketبه مرورگر و سرور این امکان را می‌دهد که به صورت همزمان داده‌ها را بین خود رد و بدل کنند و برخلاف HTTP که یک پروتکل یک طرفه است، ارتباط دوطرفه بین مرورگر و سرور را فراهم می‌کند.

توضیح عملکرد وب سوکت به‌صورت خلاصه

وب سوکت به صورت کلی دو مرحله کار اصلی را دارد: برقراری اتصال (handshaking) و تبادل داده‌ها.

مراحل کار وب سوکت WebSocket بصورت خلاصلی و کلی به شرح زیر است:

1. برقراری اتصال (Handshaking):

• کلاینت (مرورگر) یک درخواست handshake به سرور می‌فرستد، این درخواست شامل هدرهای خاصی است که نشان می‌دهد که کلاینت قصد برقراری اتصال WebSocket را دارد.
• سرور باید یک پاسخ handshake به کلاینت ارسال کند. این پاسخ شامل هدرهای خاصی است که تأیید برقراری اتصال WebSocket را نشان می‌دهد.
• پس از ارسال پاسخ handshake، اتصال WebSocket بین کلاینت و سرور برقرار می‌شود.

2. تبادل داده:

• پس از برقراری اتصال WebSocket، کلاینت و سرور قادر به ارسال و دریافت داده‌ها هستند. آن‌ها می‌توانند به صورت همزمان داده‌ها را بفرستند و دریافت کنند، بدون نیاز به ارسال درخواست و پاسخ در هر بار.
• ارسال داده‌ها می‌تواند توسط هر طرف (کلاینت یا سرور) صورت گیرد. بعنوان مثال، کلاینت می‌تواند پیامی را به سرور ارسال کند و سرور می‌تواند به آن پاسخ دهد.
• داده‌ها در قالب پیام‌هایی به صورت قابل تعریفی (مانند رشته‌ها یا بایت‌ها) ارسال می‌شوند و هر طرف می‌تواند داده‌ها را به تفصیل پردازش کند.
• اتصال WebSocket بین کلاینت و سرور تا زمانی که یکی از طرفین (کلاینت یا سرور) تصمیم به قطع اتصال بگیرد، باز می‌ماند. هر طرف می‌تواند درخواست بستن اتصال را ارسال کند و پس از تأیید بستن اتصال، اتصال قطع می‌شود.

این مراحل به طور کلی نحوه کار وب سوکت WebSocket را توصیف می‌کنند.

نکته: البته، نحوه برقراری اتصال و تبادل داده‌ها بسته به زبان برنامه‌نویسی و فریمورکی که استفاده می‌شود، ممکن است متفاوت باشد.

برای مثال، در JavaScript می‌توان از API WebSocket برای برقراری اتصال و تبادل داده‌ها استفاده کرد و در سمت سرور نیز برای پشتیبانی از WebSocket، می‌توان از کتابخانه‌های مربوطه استفاده کرد.

آموزش قدم به قدم شروع کار با وب سوکت

مراحل شروع کار با WebSocket به شرح زیر است:

1. سمت کلاینت (مرورگر):

• ابتدا، در صفحه HTML خود یک اتصال وب سوکت WebSocket ایجاد کنید. برای این کار، از API وب‌سوکت در JavaScript استفاده کنید. می‌توانید با استفاده از `new WebSocket(url)` یک شیء WebSocket جدید ایجاد کنید. در اینجا، `url` آدرس وبسوکت سرور است.
• برای برقراری اتصال، از رویداد `onopen` برروی شیء WebSocket استفاده کنید. این رویداد هنگامی اتفاق می‌افتد که اتصال وب سوکت WebSocket بین کلاینت و سرور موفقیت آمیز برقرار شود.

2. سمت سرور:

• برای پشتیبانی از وب‌سوکت، نیاز به نرم‌افزار سروری است که قادر به پردازش درخواست‌ها و پاسخ‌های این سیستم باشد. بسته به زبان و فریمورک مورد استفاده، مراحل ممکن است متفاوت باشد.
• در سمت سرور، باید یک WebSocket server راه‌اندازی کنید که به درخواست‌های وب‌سوکت پاسخ دهد. برای این کار می‌توانید از کتابخانه‌های آماده مثل IO (برای Node.js) یا Django Channels (برای پایتون) استفاده کنید.
• در رویدادهای مختلف مانند `on_connect` و `on_receive`، برنامه سمت سرور باید منطق خاص خود را برای پردازش درخواست‌ها و ارسال پاسخ‌ها اجرا کند.

3. تبادل داده:

• پس از برقراری اتصال وب سوکت WebSocket ، کلاینت و سرور قادر به تبادل داده‌ها هستند.
• در کلاینت، می‌توانید از رویدادهای `onmessage` برروی شیء وب‌سوکت استفاده کنید تا داده‌های دریافتی را پردازش کنید.
• در سمت سرور، می‌توانید با استفاده از متد‌هایی مانند `send` یا `broadcast` داده‌ها را به کلاینت‌ها ارسال کنید.

با اجرای این مراحل، شما قادر به ایجاد ارتباط زنده و همزمان بین کلاینت و سرور با استفاده از WebSocket خواهید بود. البته، بسته به نیازها و محدودیت‌های پروژه شما، ممکن است نیاز به اضافه کردن مراحل و منطق دیگری داشته باشید.

بررسی مزایا استفاده از وب سوکت WebSocket

استفاده از وب سوکت WebSocket برای ارتباطات بین کلاینت و سرور دارای مزایا و تفاوت‌های قابل توجهی نسبت به روش‌های سنتی مانند HTTP است.

برخی از مزایای استفاده از این انتقال دهنده پیام به سرور به شرح زیر است:

• ارتباط دائمی و همزمان:

ارتباط دائمی بین کلاینت و سرور را برقرار می‌کند، به این معنی که هر دو طرف می‌توانند به صورت همزمان داده‌ها را ارسال و دریافت کنند. این به معنی این است که نیازی به ارسال درخواست و پاسخ در هر بار ارتباط نیست و تاخیر کمتری در تبادل داده‌ها وجود دارد.

• کاهش مصرف پهنای باند:

وب سوکت WebSocket از روش‌هایی استفاده می‌کند که مصرف پهنای باند را کاهش می‌دهد. به جای ارسال درخواست‌های HTTP مکرر برای برقراری ارتباط، اتصال WebSocket باز می‌ماند و فقط داده‌های جدید ارسال می‌شوند. این موضوع به بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌های شبکه منجر می‌شود.

• پشتیبانی از برنامه‌های بلادرنگ و برنامه‌های واقع‌گرای وب:

وب‌سوکت از طریق رویدادها (event-based) کار می‌کند که باعث می‌شود برنامه‌های بلادرنگ و برنامه‌های واقع‌گرای وب راحت‌تر قابل پیاده‌سازی کند. با استفاده از این سیستم، می‌توانید به طور فعال تغییرات را به کلاینت ارسال کنید و به طور زنده به وضعیت صفحه واکنش نشان دهید.

• ارتباط دوطرفه:

وب‌سوکت به کلاینت و سرور اجازه می‌دهد به صورت دوطرفه ارتباط برقرار کنند. به این معنی که هر دو طرف می‌توانند به صورت مستقل داده‌ها را ارسال و دریافت کنند. این امکان را به شما می‌دهد تا برنامه‌های تعاملی و برنامه‌های چند کاربره را برای کاربران خود ایجاد کنید.

• پشتیبانی از پروتکل‌های امنیتی:

وب سوکت به طور پیش فرض از Secure WebSocket (WSS) پشتیبانی می‌کند که ارتباط را از طریق SSL/TLS رمزگذاری می‌کند. این به معنی این است که ارتباط وب‌سوکت از طریق HTTPS و با استفاده از پروتکل‌های امنیتی قوی صورت می‌گیرد.

استفاده از وب سوکت WebSocket به دلیل مزایای فوق می‌تواند برای بسیاری از کاربردهای مختلف مناسب باشد، از جمله برنامه‌های چت زنده، برنامه‌های بازی آنلاین، بروزرسانی‌های زنده، نمودارهای زنده، برنامه‌های همکاری چند کاربره و غیره.

سخن نهایی

امیدوار هستیم که به طور کامل مفاهیم و نحوه کار انقال پیام با سرور توسط وب سوکت WebSocket را آموزش داده و رسالت آموزشی خود را به خوبی انجام داده باشیم. اگر در زمینه طراحی وبسایت، سئو و یا درباره تجزیه و تحلیل وبسایت خود مشکل دارید، می‌توانید با ما تماس بگیرید و از تجزیه و تحلیل رایگان ویراوردپرس بهره ببرید.