WebSocket

بروتوكول WebSocket هو بروتوكول اتصالات حاسوبية ، يوفر قناة اتصال ثنائية الاتجاه عبر اتصال واحد ببروتوكول التحكم في الإرسال (TCP). وقد تم توحيد هذا البروتوكول من قبل فريق عمل هندسة الإنترنت (IETF) تحت مسمى RFC 6455 في عام 2011. وتُعرف المواصفات الحالية التي تسمح لتطبيقات الويب باستخدام هذا البروتوكول باسم WebSockets . ^{[ 1 ]} وهو معيار حيّ تتولى صيانته مجموعة عمل WHATWG، ويُعدّ امتدادًا لواجهة برمجة تطبيقات WebSocket من اتحاد شبكة الويب العالمية (W3C) . ^{[ 2 ]} 

يختلف بروتوكول WebSocket عن بروتوكول HTTP المستخدم في عرض معظم صفحات الويب. ورغم اختلافهما، تنصّ RFC 6455 على أن WebSocket "مصمم للعمل عبر منفذي HTTP 443 و80، بالإضافة إلى دعم وكلاء HTTP والوسطاء"، مما يجعل بروتوكول WebSocket متوافقًا مع HTTP. ولتحقيق هذا التوافق، تستخدم عملية المصافحة في WebSocket ترويسة HTTP Upgrade ^{[ 3 ]} للانتقال من بروتوكول HTTP إلى بروتوكول WebSocket. 

يُمكّن بروتوكول WebSocket التفاعل ثنائي الاتجاه الكامل بين متصفح الويب (أو أي تطبيق عميل آخر ) وخادم الويب ، مع تقليل الحمل الزائد مقارنةً بالبدائل ثنائية الاتجاه الجزئية مثل استطلاع HTTP ، مما يُسهّل نقل البيانات في الوقت الفعلي من وإلى الخادم. ويتحقق ذلك من خلال توفير طريقة موحدة للخادم لإرسال المحتوى إلى العميل دون الحاجة إلى طلب مسبق من العميل، والسماح بتبادل الرسائل مع الحفاظ على الاتصال مفتوحًا. وبهذه الطريقة، يُمكن إجراء محادثة ثنائية الاتجاه مستمرة بين العميل والخادم. تتم الاتصالات عادةً عبر منفذ TCP رقم 443 (أو 80 في حالة الاتصالات غير الآمنة)، وهو أمر مفيد للبيئات التي تحظر اتصالات الإنترنت غير المتعلقة بالويب باستخدام جدار الحماية . بالإضافة إلى ذلك، يُمكّن WebSocket تدفق الرسائل عبر TCP. يتعامل TCP وحده مع تدفقات البايتات دون مفهوم مُتأصل للرسالة. وقد تم تحقيق اتصالات ثنائية الاتجاه مماثلة بين المتصفح والخادم بطرق غير موحدة باستخدام تقنيات مؤقتة مثل Comet أو Adobe Flash Player . ^{[ 4 ]}

تدعم معظم المتصفحات هذا البروتوكول، بما في ذلك جوجل كروم ، وفايرفوكس ، ومايكروسوفت إيدج ، وإنترنت إكسبلورر ، وسفاري ، وأوبرا . ^{[ 5 ]}

تُعرّف مواصفات بروتوكول WebSocket كلاً wsمن WebSocket و wssWebSocket Secure كمعرفين جديدين للموارد الموحدة (URI) ^{[ 6 ]} ، يُستخدمان للاتصالات غير المشفرة والمشفرة على التوالي. وباستثناء اسم المعرف وجزئه ( أي #أنه غير مدعوم)، فإن باقي مكونات URI مُعرّفة لاستخدام صيغة URI العامة . ^{[ 7 ]}

أُشير إلى WebSocket لأول مرة باسم TCPConnection في مواصفات HTML5 ، كرمز مؤقت لواجهة برمجة تطبيقات المقابس القائمة على بروتوكول TCP. ^{[ 8 ]} في يونيو 2008، قاد مايكل كارتر سلسلة من المناقشات أسفرت عن الإصدار الأول من البروتوكول المعروف باسم WebSocket. ^{[ 9 ]} قبل WebSocket، كان الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل عبر المنفذ 80 ممكنًا باستخدام قنوات Comet ؛ إلا أن تطبيق Comet معقد، ونظرًا لحجم بيانات المصافحة TCP ورأس HTTP، فهو غير فعال للرسائل الصغيرة. يهدف بروتوكول WebSocket إلى حل هذه المشكلات دون المساس بافتراضات أمان الويب. صاغ إيان هيكسون ومايكل كارتر اسم "WebSocket" بعد ذلك بوقت قصير من خلال التعاون في غرفة دردشة IRC #whatwg، ^{[ 10 ]} ثم قام إيان هيكسون بتأليفه لإدراجه في مواصفات HTML5. في ديسمبر 2009، كان متصفح جوجل كروم 4 أول متصفح يدعم معيار WebSocket بشكل كامل، مع تفعيل WebSocket افتراضيًا. ^{[ 11 ]} ثم نُقل تطوير بروتوكول WebSocket من مجموعة W3C و WHATWG إلى IETF في فبراير 2010، وأُجريت عليه مراجعتان تحت إشراف إيان هيكسون. ^{[ 12 ]}

بعد أن تم شحن البروتوكول وتفعيله افتراضيًا في العديد من المتصفحات، تم الانتهاء من RFC 6455 تحت إشراف إيان فيت في ديسمبر 2011. 

أدخلت RFC 7692 امتداد الضغط إلى WebSocket باستخدام خوارزمية DEFLATE على أساس كل رسالة. 

قد يستخدم تطبيق ويب (مثل متصفح الويب) هذه WebSocketالواجهة للحفاظ على اتصالات ثنائية الاتجاه مع خادم WebSocket. ^{[ 13 ]}

// الاتصال بالخادم const ws = new WebSocket ( "wss://game.example.com/scoreboard" );// استلام ArrayBuffer بدلاً من Blob ws.binaryType = " arraybuffer " ;// تعيين مستمعي الأحداثws.onopen = () => { console.log ( " تم فتح الاتصال" ) ; ws.send ( " مرحباً أيها الخادم، أرجو إرسال نتيجة مباراة الأمس" ) ; } ;ws.onmessage = ( event : MessageEvent ) => { console.log ( " تم استلام البيانات" , event.data ) ; ws.close ( ) ; // لقد حصلنا على النتيجة ، لذا لسنا بحاجة إلى الاتصال بعد الآن } ;ws.onclose = ( event : CloseEvent ) = > { console.log ( " تم إغلاق الاتصال " , event.code , event.reason , event.wasClean ) ; } ;​​​ws.onerror = () => { console.log ( " تم إغلاق الاتصال بسبب خطأ" ) ; };

خطوات:

1. المصافحة الافتتاحية : طلب HTTP واستجابة HTTP .
2. تبادل الرسائل القائم على الإطارات : البيانات، ورسائل ping وpong.
3. إنهاء المصافحة : رسالة الإغلاق (يتم تكرار الطلب في الاستجابة).

طلب GET إلى /chat HTTP / 1.1 المضيف : server.example.com الترقية : websocket الاتصال : الترقية مفتاح WebSocket الآمن : dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== المصدر : http://example.com بروتوكول WebSocket الآمن : chat, superchat إصدار WebSocket الآمن : 13

بروتوكول HTTP / 1.1 101 تبديل البروتوكولات الترقية : اتصال WebSocket : الترقية Sec-WebSocket-Accept : s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo= Sec-WebSocket-Protocol : دردشة

استيراد base64 استيراد osprint ( base64.b64encode ( os.urandom ( 16 ) ) )​​

استيراد base64 و hashlibالمفتاح : بايتات = b "dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ=" السحر : بايتات = b "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" print ( base64 . b64encode ( hashlib . sha1 ( المفتاح + السحر ) . digest ()))

لكل i من 0 إلى payload_length − 1 payload[i] := payload[i] xor masking_key[i mod 4]

Sec-WebSocket-Extensions: permessage-deflate

استيراد base64، استيراد hashlib، استيراد struct ، من typing استيراد Optional، من socket استيراد socket كـ Socketdef handle_websocket_connection ( ws : Socket ) -> None : # قبول الاتصال conn , addr = ws . accept ()# استلام وتحليل مفتاح طلب HTTP : اختياري [ بايتات ] = لا شيء for line in conn.recv ( 4096 ) .split ( b " \ r\n " ): if line.startswith ( b " Sec - WebSocket -Key" ) : key = line.split ( ) [ - 1 ]إذا كانت قيمة المفتاح None : ارفع ValueError ( "لم يتم العثور على مفتاح Sec-WebSocket" )# إرسال استجابة HTTP sec_accept = base64.b64encode ( hashlib.sha1 ( key + b "258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11" ) . digest ()) conn.sendall ( b " \r\n ".join ( [ b " HTTP / 1.1 101 Switching Protocols" , b " Connection: Upgrade" , b " Upgrade: websocket" , b "Sec-WebSocket-Accept: " + sec_accept , b " " , b "" , ]) )# فك تشفير وطباعة الإطارات while True : byte0 , byte1 = conn . recv ( 2 ) fin : int = byte0 >> 7 opcode : int = byte0 & 0b1111 masked : int = byte1 >> 7 assert masked , "يجب على العميل إخفاء جميع الإطارات" if opcode >= 8 : assert fin , "إطارات التحكم غير قابلة للتجزئة"# حجم الحمولة payload_size : int = byte1 & 0b111_1111 إذا كان payload_size == 126 : payload_size , = struct.unpack ( " > H" , conn.recv ( 2 )) تحقق من أن payload_size > 125 ، " يجب استخدام الحد الأدنى من عدد البتات" وإذا كان payload_size == 127 : payload_size , = struct.unpack ( " >Q" , conn.recv ( 8 )) تحقق من أن payload_size > 2 ** 16 - 1 ، " يجب استخدام الحد الأدنى من عدد البتات" تحقق من أن payload_size < = 2 ** 63 - 1 ، "يجب أن تكون البتة الأكثر أهمية صفرًا" إذا كان opcode >= 8 : تحقق من أن payload_size <= 125 ، "يجب أن تحتوي إطارات التحكم على 125 بايت كحد أقصى"# فك تشفير مفتاح الإخفاء : بايتات = conn.recv ( 4 ) الحمولة : مصفوفة بايتات = مصفوفة بايتات ( conn.recv ( حجم_الحمولة ) ) لـ i في نطاق ( حجم_الحمولة ) : الحمولة [ i ] = الحمولة [ i ] ^ مفتاح_الإخفاء [ i % 4 ]print ( "تم استلام الإطار" , FIN , opcode , payload )إذا كان __name__ يساوي " __main__ " : # قبول اتصال TCP على أي واجهة على المنفذ 80 ws : Socket = Socket () ws.bind ( ( "" , 80 )) ws.listen ( )handle_websocket_connection ( ws )

تم تطبيق نسخة آمنة من بروتوكول WebSocket في Firefox 6، ^{[ 72 ]} Safari 6، Google Chrome 14، ^{[ 73 ]} Opera 12.10 و Internet Explorer 10. ^{[ 74 ]} يسرد تقرير مفصل عن مجموعة اختبار البروتوكول ^{[ 75 ]} مدى توافق تلك المتصفحات مع جوانب محددة من البروتوكول.

تم تطبيق نسخة أقدم وأقل أمانًا من البروتوكول في متصفحي Opera 11 و Safari 5، بالإضافة إلى نسخة Safari المخصصة للأجهزة المحمولة في نظام iOS 4.2 . ^{[ 76 ]} يدعم متصفح BlackBerry في نظام التشغيل 7 تقنية WebSockets. ^{[ 77 ]} ونظرًا لوجود ثغرات أمنية، تم تعطيلها في متصفحي Firefox 4 و5، ^{[ 78 ]} وOpera 11. ^{[ 79 ]} وباستخدام أدوات مطوري المتصفح، يمكن للمطورين فحص عملية المصافحة WebSocket وإطارات WebSocket. ^{[ 80 ]}

• يدعم Nginx تقنية WebSockets منذ عام 2013، وقد تم تطبيق ذلك في الإصدار 1.3.13 ^{[ 89 ]} بما في ذلك العمل كوكيل عكسي وموازن تحميل لتطبيقات WebSocket. ^{[ 90 ]}

• يدعم خادم Apache HTTP تقنية WebSockets منذ يوليو 2013، وقد تم تنفيذها في الإصدار 2.4.5 ^{[ 91 ] [ 92 ]}
• أضافت خدمات معلومات الإنترنت دعمًا لـ WebSockets في الإصدار 8 الذي تم إصداره مع Windows Server 2012. ^{[ 93 ]}
• يدعم برنامج lighttpd تقنية WebSockets منذ عام 2017، وقد تم تطبيقها في الإصدار 1.4.46. ^{[ 94 ]} يمكن لوحدة mod_proxy في lighttpd أن تعمل كوكيل عكسي وموازن أحمال لتطبيقات WebSocket. كما يمكن لوحدة mod_wstunnel في lighttpd أن تعمل كنقطة نهاية WebSocket لنقل البيانات، بما في ذلك البيانات بتنسيق JSON ، إلى تطبيق الواجهة الخلفية. يدعم lighttpd تقنية WebSockets عبر HTTP/2 منذ عام 2022، وقد تم تطبيقها في الإصدار 1.4.65. ^{[ 95 ]}
• إكليبس موسكيتو هو وسيط MQTT ، ولكنه يدعم بروتوكول MQTT عبر WebSocket. لذا، يمكن اعتباره نوعًا من تطبيقات WebSocket.

يدعم ASP.NET Core تقنية WebSockets باستخدام البرمجيات app.UseWebSockets();الوسيطة. ^{[ 96 ]}

على عكس طلبات HTTP العادية عبر النطاقات، لا تخضع طلبات WebSocket لسياسة المصدر نفسه . لذا، يجب على خوادم WebSocket التحقق من صحة ترويسة "Origin" ومطابقتها مع المصادر المتوقعة أثناء إنشاء الاتصال، لتجنب هجمات اختطاف WebSocket عبر المواقع (المشابهة لتزوير الطلبات عبر المواقع )، والتي قد تحدث عند مصادقة الاتصال باستخدام ملفات تعريف الارتباط أو مصادقة HTTP. من الأفضل استخدام الرموز المميزة أو آليات حماية مماثلة لمصادقة اتصال WebSocket عند نقل بيانات حساسة (خاصة) عبر WebSocket. ^{[ 97 ]} وقد ظهر مثال حي على هذه الثغرة الأمنية في عام 2020 في شكل Cable Haunt .

تحاول تطبيقات عميل بروتوكول WebSocket اكتشاف ما إذا كان وكيل المستخدم قد تم تكوينه لاستخدام وكيل عند الاتصال بمضيف الوجهة والمنفذ، وإذا كان الأمر كذلك، فإنه يستخدم طريقة HTTP CONNECT لإعداد نفق دائم.

على الرغم من أن بروتوكول WebSocket نفسه لا يتعرف على خوادم البروكسي أو جدران الحماية، إلا أنه يتضمن آلية مصافحة متوافقة مع HTTP، مما يسمح لخوادم HTTP بمشاركة منافذ HTTP وHTTPS الافتراضية (80 و443 على التوالي) مع بوابة أو خادم WebSocket. يُعرّف بروتوكول WebSocket البادئة ws:// وwss:// للإشارة إلى اتصال WebSocket واتصال WebSocket الآمن على التوالي. يستخدم كلا النظامين آلية ترقية HTTP للترقية إلى بروتوكول WebSocket. بعض خوادم البروكسي شفافة وتعمل بشكل جيد مع WebSocket؛ بينما يمنع البعض الآخر WebSocket من العمل بشكل صحيح، مما يؤدي إلى فشل الاتصال. في بعض الحالات، قد يلزم إجراء تكوين إضافي لخادم البروكسي، وقد تحتاج بعض خوادم البروكسي إلى الترقية لدعم WebSocket.

إذا تدفقت حركة مرور WebSocket غير المشفرة عبر خادم وكيل صريح أو شفاف لا يدعم WebSockets، فمن المرجح أن يفشل الاتصال. ^{[ 98 ]}

في حال استخدام اتصال WebSocket مشفر، يضمن استخدام بروتوكول أمان طبقة النقل (TLS) في اتصال WebSocket الآمن HTTP CONNECTإرسال أمر عند تهيئة المتصفح لاستخدام خادم وكيل صريح. يُنشئ هذا نفقًا يوفر اتصال TCP منخفض المستوى من طرف إلى طرف عبر وكيل HTTP، بين عميل WebSocket الآمن وخادم WebSocket. في حالة خوادم الوكيل الشفافة، لا يكون المتصفح على دراية بخادم الوكيل، لذا لا HTTP CONNECTيتم إرسال أي أمر. مع ذلك، نظرًا لتشفير حركة البيانات، قد تسمح خوادم الوكيل الشفافة الوسيطة بمرور البيانات المشفرة، مما يزيد بشكل كبير من احتمالية نجاح اتصال WebSocket عند استخدام WebSocket الآمن. استخدام التشفير ليس مجانيًا من حيث تكلفة الموارد، ولكنه غالبًا ما يوفر أعلى معدل نجاح، نظرًا لأن البيانات تمر عبر نفق آمن.

أدى إصدار مسودة منتصف عام 2010 (الإصدار hixie-76) إلى عدم توافق البروتوكول مع الخوادم الوكيلة العكسية والبوابات، وذلك بإضافة ثمانية بايتات من بيانات المفتاح بعد الترويسات، دون الإعلان عن هذه البيانات في Content-Length: 8الترويسة نفسها. ^{[ 99 ]} لم تُمرر هذه البيانات من قِبل جميع الوسطاء، مما قد يؤدي إلى فشل البروتوكول. أما المسودات الأحدث (مثل hybi-09 ^{[ 100 ]} ) فقد وضعت بيانات المفتاح في Sec-WebSocket-Keyالترويسة، ما حلّ هذه المشكلة.

• مجموعة عمل IETF للنص التشعبي ثنائي الاتجاه (HyBi)
  • RFC 6455 بروتوكول WebSocket – معيار مقترح صادر عن مجموعة عمل IETF HyBi 
  • بروتوكول WebSocket – مسودة الإنترنت التي نشرتها مجموعة عمل IETF HyBi
  • بروتوكول WebSocket – اقتراح البروتوكول الأصلي من إيان هيكسون
• تمت أرشفة واجهة برمجة تطبيقات WebSocket في 7 يونيو 2015 على موقع Wayback Machine - مسودة مواصفات واجهة برمجة التطبيقات الخاصة باتحاد شبكة الويب العالمية
• واجهة برمجة تطبيقات WebSocket - مواصفات توصية مرشحة من W3C لواجهة برمجة التطبيقات
• موقع WebSocket.org مؤرشف بتاريخ 16 سبتمبر 2018 على موقع Wayback Machine. يحتوي على عروض توضيحية لتقنية WebSocket، واختبارات الاتصال الداخلي، ومعلومات عامة، ومعلومات عن المجتمع.