Das rasante Wachstum des Internets hat zu einem Anstieg der Nachfrage nach Echtzeittechnologien geführt, die die Kommunikation zwischen Clients und Servern verbessern. WebSockets erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und sind heute eine der beliebtesten Methoden zur Ermöglichung von Echtzeitkommunikation. Allerdings sind WebSockets nicht immer die beste Option, da die Wahl der Technologie vom jeweiligen Anwendungsfall abhängt. Es gibt viele alternative Optionen, die für bestimmte Situationen besser geeignet sein können.

Was ist ein WebSocket?

Ein WebSocket ist ein Protokoll, das Folgendes bietet Vollduplex Kommunikation und bidirektionale Kommunikationskanäle zwischen Clients und Servern über das Internet ermöglicht. Es ermöglicht die Datenübertragung in Echtzeit zwischen der Client-Seite und dem Client-Server, ohne dass eine neue Verbindung zum Server aufgebaut werden muss. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen HTTP-Protokoll ermöglichen WebSockets es dem Client und dem Server, jederzeit eine Kommunikation einzuleiten und Daten zu senden, was sie ideal für die Datenübertragung in Echtzeit macht.

Warum eine WebSocket-Alternative wählen?

Fast immer, wenn Entwickler über Echtzeitkommunikation nachdenken, verwenden wir WebSockets. Warum ist dies der Fall? Sind sie die einzige/beste Wahl, um eine Echtzeitübertragung zu erreichen, unabhängig vom Anwendungsfall?

Um es einfach auszudrücken: WebSockets bieten fortschrittliche Funktionalitäten, können aber je nach Anwendungsfall viele Nachteile haben, die die Komplexität eines Projekts schnell erhöhen können. Um dieses Problem zu lösen, sollten wir uns überlegen, warum Entwickler eine WebSocket-Alternative wählen sollten.

Leistung: WebSockets sind vor allem für ihre erweiterte Funktionalität bekannt, können aber manchmal eine Overkill-Lösung darstellen und zu schlechter Leistung führen. Es ist wichtig, den Anwendungsfall zu berücksichtigen, wenn man sich für die Verwendung von WebSockets entscheidet. Es gibt zum Beispiel bessere Lösungen als WebSockets, wenn Sie eine hohe Anzahl von Verbindungen benötigen. WebSocket-Verbindungen müssen zwischen dem Client und dem Server aufrechterhalten werden, was zu einer erhöhten Belastung des Servers und der zugrunde liegenden Infrastruktur führt, wenn Sie skalieren.

Interoperabilität: WebSockets werden von allen modernen Webbrowsern/Netzwerken unterstützt. Wenn die Software zufällig in einem älteren Browser oder Netzwerk verwendet wird, ist es wichtig zu prüfen, ob WebSockets in diesem älteren System unterstützt werden. Darüber hinaus blockieren Netzwerke und Proxies manchmal WebSocket-Verbindungen, so dass der Ort, an dem Sie die Software verwenden, ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist.

Sicherheit: WebSockets sind nicht so sicher wie einige Alternativen und weisen Schwachstellen auf, die böswillige Akteure ausnutzen können. Zu den Gründen, warum WebSockets als weniger sicher als andere Protokolle gelten, gehören Site-übergreifendes WebSocket-Hijacking und Origin-Spoofing.

WebSocket-Alternativen

Langes Polling

Langes Polling ist ein Ansatz, bei dem der Client eine HTTP/HTTPS-Anfrage an den Server sendet, aber anstatt eine sofortige Antwort vom Server zu erhalten, muss die HTTP-Verbindung aufrechterhalten werden. Die Aufrechterhaltung der HTTP-Verbindung ermöglicht es dem Server, zu einem späteren Zeitpunkt zu antworten, wenn Daten verfügbar sind oder die Timeout-Schwelle erreicht wurde. Nach Erhalt der Antwort sendet der Client sofort die nächste Anfrage.

Mit Long Polling wird eine Echtzeitkommunikation ohne die bidirektionalen Kommunikationskanäle erreicht, die WebSockets bieten. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Client nicht wie bei WebSockets eine dauerhafte Verbindung aufrechterhält, sondern mehrere Anfragen sendet, um die Verbindung mit dem Server wiederherzustellen.

MQTT

MQTT ist ein leichtgewichtiges Publish-Subscribe-Maschine-zu-Maschine-Netzwerkprotokoll, das für entfernte Standorte mit Geräten entwickelt wurde, die nur über eine begrenzte Netzwerkbandbreite verfügen. Intelligente Sensoren, Wearables und andere IoT-Geräte müssen aufgrund ihrer begrenzten Ressourcen in der Regel ein solches Protokoll verwenden. Während WebSockets für verschiedene Anwendungen verwendet werden können, ist MQTT explizit für die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation konzipiert, weshalb es für diese Anwendungsfälle als Alternative gilt. MQTT bietet Funktionen wie geringen Overhead, effiziente Nachrichtenübermittlung und Unterstützung für den Offline-Betrieb.

WebRTC

WebRTC ist ein kostenloses, in C++ und JavaScript geschriebenes Open-Source-Projekt, das Webbrowsern und mobilen Geräten Echtzeitkommunikation ermöglicht. WebRTC ist gebaut um Audio und Video direkt von Peer-to-Peer zu streamen, ohne dass serverseitige Verbindungen oder zusätzliche Plugins erforderlich sind. Für Anwendungsfälle wie Live-Streaming, Videokonferenzen oder Gruppenanrufe können diese Funktionalitäten mit HTML5 und JavaScript unter Verwendung der WebRTC-API schnell entwickelt werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Peer-to-Peer-Charakter von WebRTC dazu beitragen kann, die Serverlast zu verringern und im Vergleich zu WebSockets in diesen Anwendungsfällen ein effizienteres und qualitativ hochwertigeres Kommunikationserlebnis zu bieten.

WebTransport vs. WebSocket

WebTransport ist ein neues Webkommunikationsprotokoll, das eine Verbindung mit niedriger Latenz und hohem Durchsatz zwischen einem Client und einem Server ermöglicht. Es wurde entwickelt, um einige der Einschränkungen herkömmlicher Protokolle wie WebSockets zu beseitigen und eine moderne Alternative zu bieten, die den Anforderungen heutiger Webanwendungen besser gerecht wird.

Während WebSockets in der Regel mit einer HTTP/1.1-Upgrade-Anfrage beginnen, unterstützt WebTransport mehrere Protokolle, einschließlich HTTP/2, HTTP/3und QUICund ist ein UDP-basierter Transport. Darüber hinaus unterstützt WebTransport das zuverlässige Senden von Daten über seine Streams-API und das unzuverlässige Senden über seine Datagramme-API. Wie verhält sich diese neue Technologie im Vergleich zu WebSockets und welche Vorteile bietet der Wechsel zum WebTransport-Protokoll?

Erweiterte Funktionalität: Eine Herausforderung bei WebSockets besteht darin, dass es schwierig sein kann, verschiedene Datentypen, z. B. ein Bild und Text, über eine einzige Verbindung zu senden. Das Problem entsteht, weil die Daten für die Übertragung über eine TCP-Verbindung in kleinere Einheiten, so genannte Pakete, aufgeteilt werden. Wenn die Daten in Pakete aufgeteilt werden, gibt es keine Möglichkeit, zwischen dem reinen Text und dem verschlüsselten Bild zu unterscheiden, das in den Daten enthalten ist. Um dieses Problem zu lösen, müssen WebSockets oft zwei getrennte Verbindungen zwischen dem Server und dem Client herstellen, eine für Bilder und eine für Text. WebTransport bietet jedoch eine Lösung, indem es mehrere Ströme, das so genannte Multiplexing, unterstützt. Durch die Unterstützung mehrerer Datenströme können Entwickler verschiedene Datentypen über eine einzige Verbindung senden und so den Aufwand für den Aufbau und die Pflege zahlreicher Verbindungen reduzieren. Dies ist besonders wichtig, wenn der Server viele Clients unterstützen muss. Mehrere Verbindungen pro Client, wie bei WebSockets, können zu Komplexitäten führen, wenn der Server zu skalieren beginnt.

Verbesserte Leistung: WebTransport ist ein UDP-basiertes Transportprotokoll, das leistungsfähiger ist als TCP-basierte Protokolle wie WebSockets. Da es auf UDP basiert, gibt es keine Fehlerkorrektur oder erneute Übertragung. Die Fehlerkorrektur bezieht sich auf das Erkennen und Korrigieren eines Fehlers, der in den übertragenen Daten auftreten kann. Die erneute Übertragung bezieht sich auf das erneute Senden verlorener oder beschädigter Datenpakete über das Netz. Da der Overhead der Korrektur und der erneuten Übertragung entfällt, wird die Latenzzeit von WebTransport verringert. WebTransport bietet auch eine WebTransportCongestionControl-Konfiguration, die den Durchsatz und die Latenz von Anfragen optimieren kann. Zweitens ist der Aufbau einer neuen Verbindung mit WebTransport über QUIC-Handshake normalerweise schneller als TCP über TLS.

Verlässlichkeit: Das Fehlen von Fehlerkorrektur und erneuter Übertragung könnte einen Entwickler glauben lassen, WebTransport sei weniger zuverlässig als WebSockets. Das ist nicht der Fall; WebTransport bietet von vornherein mehr Zuverlässigkeit als WebSockets, insbesondere in Szenarien mit Kommunikation mit hoher Bandbreite und schwierigen Netzwerkbedingungen. WebTransport bietet eine Streams-API für zuverlässige unidirektionale (WebTransportReceiveStreams) oder bidirektionale Zwei-Wege-Datenübertragung (WebTransportBidirectionalStream). Dieser API-Endpunkt bietet Konfigurationen wie WebTransportReliabilityMode, die es der Verbindung ermöglichen, einen TCP-Fallback in Szenarien zu verwenden, in denen eine zuverlässige Datenübertragung unerlässlich ist.

Sicherheit: WebTransport bietet ein sichereres Protokoll als WebSockets. Es bietet standardmäßig eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, die gewährleistet, dass die Daten zwischen Client und Server während der Übertragung nicht abgefangen oder verändert werden können. Eines dieser Sicherheitsmerkmale ist die Verwendung eines "Origin"-Headers, mit dem der Server überprüfen kann, ob die Anfragen von einer vertrauenswürdigen Quelle stammen. Dies hilft, Cross-Site Request Forgery (CSRF)-Angriffe zu verhindern.

Andere Alternativen

Server-gesendete Ereignisse

Server-Sent Events (SSE) ist eine Server-Push-Technologie, die es einem Server ermöglicht, Daten über eine einzige HTTP-Verbindung an einen Client zu senden. SSE ist ein einfaches, effizientes Protokoll zum Senden von Echtzeit-Updates an eine Webseite oder Anwendung und eignet sich daher gut für bestimmte Anwendungsfälle. Im Gegensatz zu herkömmlichen HTTP-Anfragen, bei denen die Verbindung nach einer einzigen Antwort geschlossen wird, öffnet SSE eine langlebige Verbindung zwischen dem Server und dem Client, so dass der Server mehrere Aktualisierungen über dieselbe Verbindung senden kann. Im Vergleich zu den bidirektionalen Verbindungen von WebSockets sind Server-Sent Events nur unidirektional. Der Client muss die Verbindung nur initiieren und schließen. Der begrenzte Funktionsumfang von Server-Sent Events macht es jedoch einfacher, sie zu implementieren und zu debuggen. Server-Sent Events war der Beginn der Ereignisquelle API, die eine einfache Implementierung in Webbrowsern ermöglicht.

Wie PubNub mit WebSocket-Alternativen helfen kann

Das WebSocket-Protokoll und seine Alternativen, wie z.B. WebTransport, sind allesamt wertvolle Lösungen für die Handhabung von Echtzeitkommunikation. Unabhängig davon, für welche Lösung man sich entscheidet, ist die Implementierung der zugrunde liegenden Infrastruktur zeitaufwändig und die Skalierung komplex. Wenn beispielsweise bestimmte Technologien wie Socket.io zur Erstellung eines WebSocket-Servers verwendet werden, müssen sich die Entwickler immer noch darum kümmern, dynamisch Server auf der ganzen Welt hinter einem Load Balancer zu erzeugen, um die Auslastung der einzelnen Webserver zu verwalten.

Die Echtzeit-Daten-APIs von PubNub ermöglichen es den Nutzern, leistungsstarke, ereignisgesteuerte Anwendungen zu entwickeln, um die Echtzeit-Kommunikation über alle Geräte hinweg zu erleichtern, unabhängig vom spezifischen Anwendungsfall. PubNub bietet eine Vielzahl von SDKs, wie z.B. ein JavaScript SDK für Webanwendungen und ein C-Core SDK für IoT-Anwendungen, um eine nahtlose Integration mit dem gewählten Gerät zu gewährleisten. Mit PubNub müssen Sie sich keine Gedanken über die Auswahl einer geeigneten Alternative oder die zugrunde liegende Komplexität der Implementierung einer Echtzeitlösung machen.

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Wie kann PubNub Ihnen helfen?

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf PubNub.com veröffentlicht.

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