کتابخانه signalr چیست؟ — راهنمای جامع

کتابخانه SignalR یکی از ابزارهای مهم در توسعه وب است که امکان برقراری ارتباط بی‌درنگ بین سرور و کلاینت را فراهم می‌کند. در این مقاله، به بررسی کاربردهای SignalR، نحوه کارکرد و چگونگی پیاده‌سازی آن در بک‌اند «Back End» و فرانت اند «Front End» در ASP.NET Core خواهیم پرداخت. همچنین، آموزش شروع کار با SignalR در فریم‌ورک‌های معروف ارائه خواهد شد.

SignalR چیست؟

SignalR یک کتابخانه منبع‌باز است که توسط مایکروسافت ارائه شده و به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا ارتباطات بی‌درنگ «Real-Time» را بین سرور و کلاینت برقرار کنند. این کتابخانه به طور خاص برای مواردی طراحی شده که در آن نیاز به به‌روزرسانی‌های فوری در مرورگر کاربر وجود دارد، مانند چت‌های آنلاین، بازی‌های وب و یا داشبوردهای نظارتی.

SignalR با استفاده از تکنیک‌هایی مانند WebSockets، Server-Sent Events و Long Polling، ارتباطات بی‌درنگ را مدیریت می‌کند. این تکنیک‌ها به طور خودکار انتخاب می‌شوند تا بهترین عملکرد را بر اساس قابلیت‌های سرور و کلاینت ارائه دهند.

مثال ساده از کاربرد SignalR

فرض کنید مشغول کاری هستید و همزمان می خواهید نتیجه و وقایع مهم یک مسابقه فوتبال را در لحظه داشته باشید. یک راه آسان دیدن مسابقه یا شنیدن صدای گزارشگر از طریق تلویزیون، رادیو و یا یک سایت ورزشی است ولی خوب تمرکز کافی برای دیدن یا شنیدن ندارید و فقط لحظات مهم یا گل های مسابقه را می خواهید بدانید. پس در طول بازی، هر زمانی که گلی به ثمر می‌رسد، شما می‌خواهید به‌طور فوری و بلادرنگ از این اتفاق مطلع شوید، بدون اینکه نیاز باشد مرتباً صفحه سایت را رفرش کنید.

در اینجا، SignalR به عنوان یک ابزار بلادرنگ (Real-time) عمل می‌کند. وقتی در مسابقه گلی زده می‌شود، سرور بلافاصله اطلاعات گل جدید را به تمام کاربرانی که در حال مشاهده صفحه هستند، ارسال می‌کند. بنابراین، اعلان گل جدید به‌طور هم‌زمان روی تمام مرورگرها و دستگاه‌های کاربران نمایش داده می‌شود.

این کار شبیه این است که یک داور در زمین فوتبال فریاد بزند “گل!” و همه تماشاچیان بلافاصله خبردار شوند، بدون این که نیازی باشد تک‌تک افراد اطلاعات را دستی دریافت کنند. SignalR این امکان را فراهم می‌کند که وقتی سرور اطلاعات جدیدی دریافت می‌کند (مثلاً ثبت شدن یک گل)، همه کاربران در لحظه به‌روز شوند.

تاریخچه توسعه SignalR

همانطور که اشاره شد SignalR یک کتابخانهٔ متن‌باز است که توسط مایکروسافت برای ایجاد ارتباطات بلادرنگ در برنامه‌های وب توسعه داده شد. تاریخچه و پیشرفت SignalR را می‌توان به این شکل خلاصه کرد:

1. معرفی اولیه (۲۰۱۱): SignalR اولین بار در سال ۲۰۱۱ معرفی شد. هدف اصلی از ایجاد آن، فراهم کردن راه‌حلی برای ارتباطات بلادرنگ بین سرور و کلاینت بود، که در آن کاربران بتوانند بدون نیاز به رفرش کردن صفحه، به‌روزرسانی‌ها را به صورت زنده دریافت کنند. این کتابخانه به طور خاص برای برنامه‌های تحت وب که نیاز به عملکرد بلادرنگ داشتند، توسعه یافت.
2. نسخه‌های اولیه و رشد سریع (۲۰۱۲-۲۰۱۳): SignalR در این دوره رشد سریعی داشت و توسط جامعه برنامه‌نویسان به خوبی پذیرفته شد. یکی از ویژگی‌های جذاب آن، استفاده از تکنیک‌های مختلف برای برقراری ارتباط بین سرور و کلاینت بود. SignalR به طور خودکار بهترین روش ارتباطی را بر اساس توانایی مرورگر و تنظیمات شبکه انتخاب می‌کرد:
   • WebSockets: اگر مرورگر از WebSockets پشتیبانی می‌کرد، کتابخانه SignalR از این روش به عنوان اولین گزینه استفاده می‌کرد.
   • Server-Sent Events و Long Polling: اگر WebSockets در دسترس نبود، از روش‌های جایگزین استفاده می‌کرد.
3. انتشار SignalR 2 (2013): نسخه ۲ SignalR با ویژگی‌های جدید و بهبودهای زیادی منتشر شد. این نسخه پایداری بیشتری داشت و قابلیت‌های جدیدی مانند پشتیبانی بهتر از مقیاس‌پذیری و توزیع پیام‌ها بین سرورهای مختلف اضافه شد. همچنین، پشتیبانی از نسخه‌های قدیمی‌تر .NET بهبود یافت.
4. ادغام با ASP.NET Core (2018): با معرفی ASP.NET Core، مایکروسافت تصمیم گرفت کتابخانه SignalR را نیز برای این پلتفرم بازنویسی کند. SignalR برای ASP.NET Core از پایه بازطراحی شد و نسخه جدید آن در سال ۲۰۱۸ منتشر شد. در این نسخه، بهبودهای زیادی در عملکرد، پشتیبانی بهتر از WebSockets و یکپارچگی با اکوسیستم مدرن .NET انجام شد.
5. پشتیبانی از تکنولوژی‌های جدیدتر (۲۰۲۰ به بعد): SignalR با پیشرفت‌های تکنولوژیکی مانند استفاده از پروتکل‌های جدیدتر (مانند gRPC) و پشتیبانی از زبان‌های برنامه‌نویسی سمت کلاینت مانند جاوا اسکریپت و TypeScript به روز شد. همچنین در نسخه‌های جدید، قابلیت‌های امنیتی بهبود یافت و استفاده از کتابخانه آسان‌تر شد.

SignalR امروزه به عنوان یک راه‌حل محبوب برای برنامه‌های وب بلادرنگ شناخته می‌شود و در پروژه‌های مختلفی از چت روم‌ها گرفته تا سیستم‌های مانیتورینگ و بازی‌های آنلاین کاربرد دارد.

کاربردهای SignalR

SignalR کاربردهای گسترده‌ای دارد، به خصوص در مواردی که نیاز به ارتباط بلادرنگ بین سرور و کاربران وجود دارد. در ادامه، چند مورد از کاربردهای مهم SignalR آورده شده است:

• چت روم‌های آنلاین: SignalR به شما امکان می‌دهد تا پیام‌ها را به صورت بلادرنگ بین کاربران یک چت روم ارسال کنید. به این ترتیب، وقتی یک کاربر پیامی ارسال می‌کند، همه کاربران به سرعت آن پیام را دریافت می‌کنند.
• اعلانات بلادرنگ: در وب‌سایت‌های خبری یا ورزشی، SignalR می‌تواند برای نمایش بلادرنگ اعلانات جدید (مانند اخبار فوری یا نتایج زنده مسابقات) استفاده شود. برای مثال، در یک وب‌سایت ورزشی، وقتی گلی در مسابقه فوتبال زده می‌شود، تمام کاربران به‌طور هم‌زمان از آن مطلع می‌شوند.
• بازی‌های چندنفره آنلاین: در بازی‌هایی که بازیکنان به صورت آنلاین بازی می‌کنند، SignalR می‌تواند برای هماهنگ‌سازی حرکات و اتفاقات بازی بین بازیکنان استفاده شود، به طوری که همه بازیکنان هم‌زمان تغییرات را مشاهده کنند.
• مانیتورینگ و داشبورد‌های مدیریتی: برای نمایش وضعیت لحظه‌ای سرورها، شبکه‌ها یا سیستم‌های دیگر در داشبورد مدیریتی، SignalR می‌تواند داده‌های جدید را به صورت بلادرنگ به کاربران ارسال کند تا اطلاعات به‌روز همیشه در دسترس باشد.
• پشتیبانی آنلاین و سرویس‌های مشتریان: در سیستم‌های پشتیبانی آنلاین، SignalR می‌تواند برای ارتباط بلادرنگ بین کاربران و پشتیبان‌های فنی استفاده شود، به طوری که گفتگوهای کاربران به‌طور مستقیم و بدون تأخیر به نمایش درآید.
• تجارت الکترونیکی و سفارش‌های زنده: در فروشگاه‌های آنلاین، کتابخانه SignalR می‌تواند برای به‌روزرسانی موجودی کالاها، قیمت‌ها و وضعیت سفارش‌ها به‌صورت زنده استفاده شود، بنابراین کاربران می‌توانند اطلاعات جدید را بدون نیاز به رفرش صفحه مشاهده کنند.

SignalR به طور کلی برای هر سیستمی که نیاز به ارتباط بلادرنگ بین کاربران و سرور دارد، بسیار مناسب است و تجربه کاربری را بهبود می‌بخشد.

معماری و اجزای SignalR

SignalR از یک معماری ساده و در عین حال کارآمد برای پیاده‌سازی ارتباطات Real-Time استفاده می‌کند. این معماری به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به مدیریت پیچیدگی‌های مربوط به پروتکل‌های ارتباطی، یک ارتباط دوطرفه (bidirectional) بین سرور و کلاینت برقرار کنند. در این بخش، به تفصیل در مورد معماری SignalR و اجزای کلیدی آن صحبت می‌کنیم.

معماری کلی SignalR

SignalR از یک معماری ساده اما قدرتمند بهره می‌برد که به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا ارتباطات دوطرفه (bidirectional) را به راحتی پیاده‌سازی کنند. معماری SignalR شامل اجزای اصلی سرور و کلاینت است که با استفاده از پروتکل‌های متنوعی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در SignalR، داده‌ها به صورت دوطرفه بین کلاینت و سرور منتقل می‌شوند و این ارتباط به صورت دائمی و بی‌وقفه نگه داشته می‌شود.

معرفی مفاهیم اصلی

• Hub (هاب): هاب قلب اصلی معماری کتابخانه SignalR است. هاب به عنوان یک API مرکزی عمل می‌کند که به سرور و کلاینت اجازه می‌دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. توسعه‌دهندگان می‌توانند هاب‌ها را به گونه‌ای پیاده‌سازی کنند که پیام‌ها و دستورات مختلف را مدیریت کنند.
• Connection (ارتباط): Connection یا اتصال، ارتباطی است که بین یک کلاینت و سرور برقرار می‌شود. این ارتباط می‌تواند با استفاده از پروتکل‌های مختلفی مانند WebSocket یا Long Polling انجام شود.
• Client (کلاینت): کلاینت همان مرورگر یا اپلیکیشنی است که به سرور متصل می‌شود. کلاینت می‌تواند پیام‌ها را از سرور دریافت کرده و یا پیام‌هایی را به سرور ارسال کند.
• Server (سرور): سرور بخشی است که میزبان هاب‌ها و مسئول مدیریت ارتباطات و ارسال پیام‌ها به کلاینت‌ها است.

چگونگی مدیریت ارتباطات و ارسال داده‌ها در SignalR

هنگامی که یک کلاینت به سرور متصل می‌شود، یک connection ID برای آن کلاینت تولید می‌شود که به عنوان شناسه‌ی یکتا برای ارتباط بین کلاینت و سرور عمل می‌کند. این شناسه به SignalR کمک می‌کند تا پیام‌ها را به کلاینت مشخصی ارسال کند. سرور می‌تواند پیام‌ها را به یک کلاینت خاص، به گروهی از کلاینت‌ها، یا به همه‌ی کلاینت‌ها ارسال کند.

پروتکل‌ها و مدل‌های ارتباطی در SignalR

SignalR از چندین پروتکل ارتباطی برای برقراری ارتباط Real-Time استفاده می‌کند:

• WebSocket: سریع‌ترین و کارآمدترین پروتکل برای ارتباط Real-Time که از ارتباط دائمی و دوطرفه پشتیبانی می‌کند. اگر مرورگر و سرور از WebSocket پشتیبانی کنند، SignalR به طور خودکار از این پروتکل استفاده می‌کند.
• Server-Sent Events (SSE): پروتکلی که به سرور اجازه می‌دهد تا داده‌ها را به مرورگر ارسال کند. این پروتکل برای مواردی که WebSocket پشتیبانی نمی‌شود، مفید است.
• Long Polling: در این روش، کلاینت به طور مداوم درخواست‌هایی به سرور ارسال می‌کند تا داده‌ها را به‌روزرسانی کند. اگرچه Long Polling از نظر کارایی ضعیف‌تر از WebSocket است، اما پشتیبانی گسترده‌تری دارد.

نحوه انتخاب بهترین پروتکل برای شرایط مختلف

SignalR به صورت پیش‌فرض بهینه‌ترین پروتکل را انتخاب می‌کند، اما در شرایط خاص ممکن است لازم باشد توسعه‌دهنده پروتکل مناسب را به صورت دستی انتخاب کند. انتخاب پروتکل به عواملی مانند قابلیت‌های مرورگر، محدودیت‌های شبکه و نیازهای کارایی بستگی دارد.

مدل‌های ارتباطی

SignalR از مدل‌های ارتباطی متنوعی پشتیبانی می‌کند:

• ارتباط یک‌طرفه (One-way communication): سرور یا کلاینت تنها قادر به ارسال پیام‌ها به طرف مقابل است.
• ارتباط دوطرفه (Two-way communication): هر دو طرف (سرور و کلاینت) قادر به ارسال و دریافت پیام‌ها هستند.
• ارتباط گروهی (Group-based communication): پیام‌ها می‌توانند به گروهی از کلاینت‌ها ارسال شوند. این ویژگی برای چت‌های گروهی یا اطلاع‌رسانی‌های خاص به بخش‌های مشخصی از کاربران مفید است.

نصب و پیکربندی SignalR در یک پروژه ASP.NET Core

برای شروع کار با SignalR در یک پروژه ASP.NET Core، مراحل زیر را می‌توان دنبال کرد:

نصب پکیج SignalR: با استفاده از ابزار مدیریت پکیج NuGet، می‌توانید پکیج SignalR را نصب کنید. دستور زیر برای نصب استفاده می‌شود:

dotnet add package Microsoft.AspNetCore.SignalR

پیکربندی SignalR در Startup.cs: در فایل Startup.cs، سرویس SignalR را به برنامه اضافه کنید:

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddSignalR();
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    app.UseRouting();
    
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapHub<ChatHub>("/chathub");
    });

ایجاد اولین Hub: یک کلاس جدید به نام ChatHub ایجاد کنید که از Hub ارث‌بری کند:

public class ChatHub : Hub
{
    public async Task SendMessage(string user, string message)
    {
        await Clients.All.SendAsync("ReceiveMessage", user, message);
    }
}

ایجاد اولین Hub و ارتباط با کلاینت‌ها

هاب ایجاد شده در مثال بالا به عنوان یک نقطه مرکزی برای ارتباط بین سرور و کلاینت عمل می‌کند. در این مثال، متد SendMessage پیامی را از یک کلاینت دریافت کرده و آن را به تمام کلاینت‌های متصل ارسال می‌کند.

دوره آموزشی برنامه نویسی پروژه محور Asp.Net Core

کلیک کنید

مدیریت و ارسال پیام‌ها بین کلاینت‌ها و سرور

در SignalR، سرور می‌تواند پیام‌ها را به کلاینت‌های خاصی ارسال کند یا پیام‌ها را برای گروه‌هایی از کلاینت‌ها ارسال کند. برای مثال، برای ارسال پیام به کلاینتی با شناسه‌ی خاص، می‌توانید از دستور زیر استفاده کنید:

await Clients.Client(connectionId).SendAsync("ReceiveMessage", user, message);

در بخش بعدی، به نحوه ارتباط SignalR با قسمت Front-End خواهیم پرداخت تا چگونگی نمایش و دریافت پیام‌ها در سمت کاربر را بررسی کنیم.

استفاده از SignalR در Front-End

در بخش فرانت‌اند برای برقراری ارتباط، ارسال و دریافت داده‌ها با سرویس SignalR بایستی نکاتی مد نظر قرار گیرد. در ادامه به ببرسی این نکات می پردازیم.

اتصال Front-End با استفاده از JavaScript

برای برقراری ارتباط بین کلاینت و سرور با استفاده از SignalR، باید کدی در سمت کلاینت نوشته شود که از طریق آن بتوان به هاب متصل شد و پیام‌ها را ارسال و دریافت کرد. در این بخش، به مثال‌هایی با JavaScript و TypeScript خواهیم پرداخت.

نصب SignalR در Front-End

برای شروع، نیاز به نصب پکیج SignalR در قسمت Front-End دارید. می‌توانید از NPM یا Yarn برای نصب کتابخانه SignalR استفاده کنید:

npm install @microsoft/signalr

ایجاد اتصال به Hub با JavaScript

یک فایل JavaScript ایجاد کرده و اتصال به هاب را انجام دهید. به عنوان مثال، فرض کنید که یک هاب چت به نام ChatHub در سمت سرور دارید:

// Import کتابخانه SignalR
import * as signalR from "@microsoft/signalr";

// ایجاد اتصال به Hub
const connection = new signalR.HubConnectionBuilder()
    .withUrl("/chathub")
    .build();

// شروع اتصال
connection.start().catch(err => console.error(err.toString()));

// ارسال پیام به Hub
document.getElementById("sendButton").addEventListener("click", function () {
    const user = document.getElementById("userInput").value;
    const message = document.getElementById("messageInput").value;
    connection.invoke("SendMessage", user, message).catch(err => console.error(err.toString()));
});

// دریافت پیام‌ها از Hub
connection.on("ReceiveMessage", function (user, message) {
    const msg = document.createElement("div");
    msg.textContent = `${user}: ${message}`;
    document.getElementById("messagesList").appendChild(msg);
});

استفاده از SignalR با TypeScript

اگر پروژه شما از TypeScript استفاده می‌کند، می‌توانید از همان کتابخانه SignalR استفاده کنید، با این تفاوت که از قابلیت‌های TypeScript برای تایپ‌دهی قوی‌تر استفاده کنید:

import * as signalR from "@microsoft/signalr";

// ایجاد اتصال به Hub
const connection = new signalR.HubConnectionBuilder()
    .withUrl("/chathub")
    .build();

// شروع اتصال
connection.start().catch(err => console.error(err.toString()));

// ارسال پیام به Hub
document.getElementById("sendButton")?.addEventListener("click", () => {
    const user = (document.getElementById("userInput") as HTMLInputElement).value;
    const message = (document.getElementById("messageInput") as HTMLInputElement).value;
    connection.invoke("SendMessage", user, message).catch(err => console.error(err.toString()));
});

// دریافت پیام‌ها از Hub
connection.on("ReceiveMessage", (user: string, message: string) => {
    const msg = document.createElement("div");
    msg.textContent = `${user}: ${message}`;
    document.getElementById("messagesList")?.appendChild(msg);
});

نمایش پیام‌های دریافتی در Front-End

در مثال‌های بالا، پیام‌های دریافتی از سرور با استفاده از تابع on دریافت شده و به عنوان عناصر HTML به صفحه اضافه می‌شوند. این رویکرد به کاربران اجازه می‌دهد تا پیام‌های جدید را در صفحه مشاهده کنند، بدون نیاز به بارگذاری مجدد صفحه.

دوره آموزشی مدیریت وظایف زمان بندی شده با Hangfire در Asp.Net Core

کلیک کنید

استفاده از SignalR در فریم‌ورک‌های محبوب Front-End

SignalR به راحتی می‌تواند با فریم‌ورک‌های Front-End محبوب مانند Angular، React و Vue.js ترکیب شود. در اینجا به چگونگی استفاده از SignalR در Angular و React اشاره خواهیم کرد.

استفاده از SignalR در Angular

برای استفاده از SignalR در Angular، مراحل زیر را دنبال کنید:

نصب SignalR:

npm install @microsoft/signalr

ایجاد یک سرویس Angular برای مدیریت اتصال

import { Injectable } from '@angular/core';
import * as signalR from "@microsoft/signalr";

@Injectable({
  providedIn: 'root'
})
export class SignalRService {
  private connection: signalR.HubConnection;

  constructor() {
    this.connection = new signalR.HubConnectionBuilder()
      .withUrl("/chathub")
      .build();

    this.connection.start().catch(err => console.error(err.toString()));
  }

  sendMessage(user: string, message: string) {
    this.connection.invoke("SendMessage", user, message).catch(err => console.error(err.toString()));
  }

  receiveMessage(callback: (user: string, message: string) => void) {
    this.connection.on("ReceiveMessage", callback);
  }
}

استفاده از SignalR در React

در React، می‌توانید از کتابخانه SignalR با استفاده از hooks و کامپوننت‌ها استفاده کنید. مثال زیر یک پیاده‌سازی ساده از SignalR در React را نشان می‌دهد:

نصب SignalR:

npm install @microsoft/signalr

پیاده‌سازی در یک کامپوننت React:

import React, { useEffect, useState } from "react";
import * as signalR from "@microsoft/signalr";

function Chat() {
  const [connection, setConnection] = useState(null);
  const [messages, setMessages] = useState([]);

  useEffect(() => {
    const newConnection = new signalR.HubConnectionBuilder()
      .withUrl("/chathub")
      .build();

    setConnection(newConnection);
  }, []);

  useEffect(() => {
    if (connection) {
      connection.start()
        .then(() => {
          connection.on("ReceiveMessage", (user, message) => {
            setMessages(prevMessages => [...prevMessages, { user, message }]);
          });
        })
        .catch(err => console.error(err.toString()));
    }
  }, [connection]);

  const sendMessage = (user, message) => {
    if (connection) {
      connection.invoke("SendMessage", user, message).catch(err => console.error(err.toString()));
    }
  };

  return (
    <div>
      <ul>
        {messages.map((msg, index) => (
          <li key={index}>{msg.user}: {msg.message}</li>
        ))}
      </ul>
      {/* فرم برای ارسال پیام */}
      {/* اینجا می‌توانید فرم خود را اضافه کنید */}
    </div>
  );
}

export default Chat;

بهینه‌سازی و بهبود عملکرد SignalR

برای بهبود کارایی SignalR، می‌توان از چندین تکنیک استفاده کرد:

• استفاده از پروتکل مناسب: انتخاب پروتکل مناسب (مانند WebSocket) برای بهبود کارایی بسیار مهم است.
• فشرده‌سازی داده‌ها: از فشرده‌سازی داده‌ها قبل از ارسال استفاده کنید تا پهنای باند کاهش یابد.
• پیاده‌سازی Batch: برای کاهش تعداد درخواست‌ها، پیام‌ها را به صورت گروهی ارسال کنید.

تنظیمات پیشرفته SignalR برای مقیاس‌پذیری و تحمل خطا

کتابخانه SignalR دارای قابلیت‌های پیشرفته‌ای برای مقیاس‌پذیری و تحمل خطا است:

• استفاده از Load Balancer: برای توزیع بار در سرورهای مختلف.
• استفاده از Redis به عنوان Backplane: برای هماهنگی پیام‌ها بین چندین سرور.

دوره آموزش گزارش پویا (Runtime) با استیمول سافت در Asp.Net Core

کلیک کنید

استفاده از Redis به‌عنوان Backplane برای مقیاس‌پذیری

برای مقیاس‌پذیری در کتابخانه SignalR، می‌توان از Redis به عنوان Backplane استفاده کرد. این کار امکان ارسال و دریافت پیام‌ها بین چندین سرور را فراهم می‌کند:

نصب پکیج SignalR با پشتیبانی از Redis:

dotnet add package Microsoft.AspNetCore.SignalR.StackExchangeRedis

پیکربندی Redis در پروژه

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddSignalR().AddStackExchangeRedis("localhost");
}

در بخش بعدی به بحث امنیت در SignalR و نحوه حفاظت از ارتباطات خواهیم پرداخت.

امنیت در SignalR

امنیت در SignalR از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا داده‌ها در این سیستم به صورت دوطرفه و در زمان واقعی بین کلاینت و سرور منتقل می‌شوند. اگر امنیت به درستی مدیریت نشود، ارتباطات می‌توانند در برابر حملات و تهدیدات مختلف آسیب‌پذیر باشند. در این بخش، به بررسی روش‌ها و تکنیک‌های مختلف برای تأمین امنیت در SignalR می‌پردازیم.

روش‌های تأمین امنیت ارتباطات در SignalR

امنیت یکی از مسائل مهم در هر نوع ارتباط Real-Time است، به ویژه در ارتباطات SignalR که داده‌ها به صورت دوطرفه بین سرور و کلاینت منتقل می‌شوند. در این بخش به روش‌های مختلفی که برای تأمین امنیت ارتباطات در SignalR می‌توان استفاده کرد، می‌پردازیم.

۱. استفاده از HTTPS

یکی از اولین قدم‌ها برای تأمین امنیت، استفاده از ارتباطات ایمن (HTTPS) بین سرور و کلاینت است. استفاده از HTTPS باعث رمزنگاری داده‌های ارسالی و دریافتی می‌شود، بنابراین اطمینان حاصل می‌شود که اطلاعات حساس به صورت ایمن انتقال می‌یابد.

برای پیکربندی HTTPS در پروژه ASP.NET Core، می‌توانید تنظیمات زیر را در فایل launchSettings.json پروژه اعمال کنید:

"iisSettings": {
  "iisExpress": {
    "sslPort": 44345
  }
},
"profiles": {
  "https": {
    "commandName": "Project",
    "dotnetRunMessages": true,
    "launchBrowser": true,
    "applicationUrl": "https://localhost:5001;http://localhost:5000",
    "environmentVariables": {
      "ASPNETCORE_ENVIRONMENT": "Development"
    }
  }
}

۲. احراز هویت و کنترل دسترسی کاربران

یکی دیگر از مهم‌ترین مسائل امنیتی، احراز هویت کاربران است. کتابخانه SignalR می‌تواند با سیستم احراز هویت ASP.NET Core یکپارچه شود تا کاربران قبل از دسترسی به هاب‌ها تأیید هویت شوند. این کار را می‌توان با استفاده از توکن‌های JWT یا کوکی‌ها انجام داد.

مثال: استفاده از JWT برای احراز هویت در SignalR
پیکربندی JWT در سرور:

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddAuthentication(options =>
    {
        options.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
        options.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
    })
    .AddJwtBearer(options =>
    {
        options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
        {
            ValidateIssuer = true,
            ValidateAudience = true,
            ValidateLifetime = true,
            ValidateIssuerSigningKey = true,
            ValidIssuer = "yourdomain.com",
            ValidAudience = "yourdomain.com",
            IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes("YourSecureKeyHere"))
        };

        // فعال‌سازی SignalR برای استفاده از توکن
        options.Events = new JwtBearerEvents
        {
            OnMessageReceived = context =>
            {
                var accessToken = context.Request.Query["access_token"];
                if (!string.IsNullOrEmpty(accessToken))
                {
                    context.Token = accessToken;
                }
                return Task.CompletedTask;
            };
        };
    });

    services.AddSignalR();
}

ارسال توکن JWT در سمت کلاینت:

const connection = new signalR.HubConnectionBuilder()
    .withUrl("/chathub", {
        accessTokenFactory: () => localStorage.getItem("token")
    })
    .build();

۳. تأیید هویت کاربر در Hub

برای کنترل دسترسی کاربران به هاب‌ها، می‌توان از احراز هویت کاربران در هاب استفاده کرد. به عنوان مثال، می‌توانید مطمئن شوید که تنها کاربران مجاز به دریافت پیام‌ها هستند:

public class ChatHub : Hub
{
    public override async Task OnConnectedAsync()
    {
        if (Context.User.Identity.IsAuthenticated)
        {
            await base.OnConnectedAsync();
        }
        else
        {
            Context.Abort();
        }
    }
}

مدیریت حملات DoS و سایر تهدیدات امنیتی

۱. محدود کردن سرعت پیام‌ها (Rate Limiting)

یکی از راه‌های محافظت در برابر حملات DoS، محدود کردن تعداد پیام‌های ارسال شده توسط هر کاربر در یک بازه زمانی مشخص است. برای مثال، می‌توانید تعداد پیام‌هایی که یک کاربر می‌تواند در هر ثانیه ارسال کند را محدود کنید.

۲. استفاده از توکن‌های ضد جعل (CSRF)

برای جلوگیری از حملات CSRF (Cross-Site Request Forgery)، می‌توانید از توکن‌های CSRF استفاده کنید. این توکن‌ها به صورت یکتا برای هر کاربر تولید شده و با هر درخواست ارسال می‌شوند.

۳. مدیریت دسترسی به گروه‌ها

برای افزایش امنیت، می‌توانید دسترسی کاربران به گروه‌های مختلف را محدود کنید. به عنوان مثال، می‌توانید تنها کاربران مجاز را به گروه‌های خاصی اضافه کنید:

public async Task JoinGroup(string groupName)
{
    if (Context.User.Identity.IsAuthenticated && UserHasAccessToGroup(groupName))
    {
        await Groups.AddToGroupAsync(Context.ConnectionId, groupName);
    }
}

تست و اشکال‌زدایی SignalR

تست SignalR نیاز به ابزارها و روش‌هایی دارد که ارتباطات Real-Time را به صورت موثر بررسی کنند. در این بخش، چند روش برای تست و اشکال‌زدایی کتابخانه SignalR را معرفی می‌کنیم.

۱. تست واحد (Unit Testing)

برای تست کدهای SignalR، می‌توانید از تست‌های واحد استفاده کنید. کتابخانه‌های تست مانند xUnit و NUnit می‌توانند برای تست متدهای هاب‌ها به کار روند. برای مثال، می‌توانید با استفاده از mocks، رفتارهای مختلف هاب را شبیه‌سازی کنید.

۲. استفاده از ابزارهای مرورگر برای مانیتورینگ ارتباطات

بسیاری از مرورگرها دارای ابزارهای توسعه‌دهنده‌ای هستند که به شما اجازه می‌دهند تا ارتباطات WebSocket را مانیتور کنید. از این ابزارها می‌توان برای بررسی پیام‌های ارسال و دریافت شده استفاده کرد.

۳. استفاده از ابزارهای خارجی

ابزارهایی مانند Postman و Fiddler برای ارسال درخواست‌های HTTP و بررسی ارتباطات می‌توانند به اشکال‌زدایی SignalR کمک کنند.

دوره آموزشی ساخت گزارش با استیمول سافت StimulSoft در Asp.Net Core

کلیک کنید

ابزارهای اشکال‌زدایی و مانیتورینگ برای SignalR

۱. SignalR Logging

SignalR به طور پیش‌فرض از سیستم لاگ‌گیری ASP.NET Core پشتیبانی می‌کند. با تنظیمات مناسب، می‌توانید لاگ‌های ارتباطات SignalR را برای بررسی خطاها و اشکالات مشاهده کنید:

public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
{
    loggerFactory.AddConsole(LogLevel.Debug);
    app.UseSignalR(routes =>
    {
        routes.MapHub<ChatHub>("/chathub");
    });
}

۲. استفاده از HubContext برای مانیتورینگ و ارسال پیام‌ها

HubContext یک ابزار کاربردی برای ارسال پیام‌ها به کلاینت‌ها خارج از هاب است و می‌تواند برای مانیتورینگ و مدیریت وضعیت سیستم مورد استفاده قرار گیرد:

public class NotificationService
{
    private readonly IHubContext<ChatHub> _hubContext;

    public NotificationService(IHubContext<ChatHub> hubContext)
    {
        _hubContext = hubContext;
    }

    public async Task SendNotification(string message)
    {
        await _hubContext.Clients.All.SendAsync("ReceiveMessage", "System", message);
    }
}

بهترین شیوه‌ها برای مدیریت خطاها

برای مدیریت خطاها در SignalR، چندین روش موثر وجود دارد:

• استفاده از لاگ‌ها: خطاها و مشکلات ارتباطی را به دقت لاگ کنید.
• ارسال پاسخ‌های مناسب: به جای ارسال خطاهای کلی، پیام‌های خطای مشخص و واضح به کلاینت ارسال کنید.
• تست Load: برای اطمینان از پایداری و عملکرد سیستم در شرایط مختلف، تست‌های Load انجام دهید.

نتیجه‌گیری

SignalR ابزاری قوی و انعطاف‌پذیر برای پیاده‌سازی ارتباطات Real-Time در وب اپلیکیشن‌ها است. این کتابخانه، توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا به سرعت و با سادگی ارتباطات دوطرفه بین سرور و کلاینت‌ها ایجاد کنند. کتابخانه SignalR از پروتکل‌های مختلفی مانند WebSocket، Server-Sent Events و Long Polling پشتیبانی می‌کند و با فراهم کردن یک رابط کاربری ساده، کار توسعه‌دهندگان را بهبود می‌بخشد. مزایای اصلی استفاده از SignalR برای توسعه‌دهندگان را می توان شامل موارد زیر دانست:

• سادگی پیاده‌سازی و استفاده: کتابخانه SignalR فرآیند پیچیده‌ی ارتباطات Real-Time را ساده می‌کند.
• پشتیبانی از چندین پروتکل: با انتخاب خودکار پروتکل مناسب، SignalR بهترین عملکرد را در شرایط مختلف ارائه می‌دهد.
• مقیاس‌پذیری و امنیت: با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته مقیاس‌پذیری و امنیت، SignalR قابلیت اطمینان و پایداری سیستم‌ها را افزایش می‌دهد.

در پایان، پیشنهاد ما برای شما استفاده از دوره آموزشی ساخت برنامه های وب بلادرنگ در Asp.Net Core با کتابخانه SignalR از مجموعه آموزشی پی استور هست. این دوره آموزشی در ۴ جلسه و سرفصل‌های مندرج در آن یک دوره کامل برای یادگیری کتابخانه SignalR است.

دوره آموزشی ساخت برنامه های وب بلادرنگ در Asp.Net Core با کتابخانه SignalR

دوره آموزشی ساخت برنامه های وب بلادرنگ در Asp.Net Core با کتابخانه SignalR

کلیک کنید