WebSocket

Olá, querida(o) estudante! O WebSocket é uma tecnologia essencial para aplicações que exigem comunicação em tempo real entre cliente e servidor, como chats, jogos multijogador e painéis financeiros. Diferente do HTTP tradicional, ele permite uma conexão contínua e bidirecional, garantindo baixa latência e alta eficiência. Neste artigo, vamos aprender sobre o funcionamento do WebSocket, suas vantagens, limitações e como ele se compara a alternativas, como Long Polling e SSE.

O que é WebSocket?

O WebSocket é um protocolo de comunicação que permite uma conexão persistente entre cliente (navegador) e servidor. Diferente do modelo tradicional de HTTP, onde cada requisição precisa de uma nova conexão, o WebSocket mantém uma conexão aberta, permitindo o envio e recebimento de mensagens em tempo real de ambos os lados.

Essa tecnologia é amplamente usada em aplicações que exigem atualização contínua de informações, como chats, jogos online e painéis financeiros.

Como Funciona o WebSocket?

A comunicação via WebSocket segue um processo bem definido:

1. Handshake inicial: O cliente faz uma requisição HTTP/HTTPS ao servidor para iniciar a conexão.
2. Estabelecimento da conexão: O servidor responde positivamente ao handshake, e o protocolo passa de HTTP para WebSocket.
3. Troca de mensagens: Após a conexão, cliente e servidor podem enviar mensagens livremente sem a necessidade de novas requisições.

const socket = new WebSocket(‘ws://servidor.com/canal’);

// Enviar uma mensagem ao servidor

socket.send(‘Olá, servidor!’);

// Receber uma mensagem do servidor

socket.onmessage = (mensagem) => {

  console.log(‘Mensagem recebida:’, mensagem.data);

};

Esquemas URI e Portas Padrão

O WebSocket utiliza dois esquemas URI definidos na especificação RFC 6455:

• ws://: Para conexões não criptografadas, utilizando a porta 80.
• wss://: Para conexões seguras, criptografadas via TLS, utilizando a porta 443.

Esses esquemas são equivalentes ao HTTP (http://) e HTTPS (https://) porque compartilham as mesmas portas padrão e utilizam a infraestrutura do HTTP/HTTPS no handshake inicial. Durante o handshake, o cliente envia uma requisição HTTP ao servidor com um cabeçalho especial (Upgrade: websocket), indicando a intenção de trocar para o protocolo WebSocket. Após o servidor aceitar a requisição, a comunicação passa a usar o protocolo WebSocket sobre a conexão TCP, garantindo eficiência e persistência.

Essa equivalência facilita a integração do WebSocket com sistemas existentes, reduzindo a necessidade de novas configurações de portas ou regras de firewall.

Principais Características do WebSocket

O WebSocket possui algumas características que o tornam ideal para comunicação em tempo real:

• Conexão Bidirecional: Permite que cliente e servidor enviem mensagens em ambos os sentidos sem depender de novas requisições, garantindo uma comunicação fluida e contínua.
• Baixa Latência: Como a conexão permanece aberta, a troca de dados ocorre quase instantaneamente, essencial para aplicações como jogos ou chats em tempo real.
• Uso de Padrões Abertos: O protocolo é amplamente suportado pelos navegadores modernos, o que facilita sua implementação em diferentes sistemas.
• Eficiência: Ao manter uma única conexão aberta, o WebSocket reduz a sobrecarga do servidor e o tráfego de rede, sendo mais eficiente que métodos como o long polling, que exige várias requisições repetitivas.

Arquitetura do WebSocket: Mensagens e Fluxo de Dados

Diferentemente de um simples fluxo de bytes usado pelo TCP, o WebSocket organiza a comunicação em quadros (frames), que formam mensagens completas. Essas mensagens podem conter:

• Texto: Ideal para mensagens legíveis, como em chats.
• Binário: Usado para arquivos ou dados compactos.
• Controle: Quadros de comando para manter a conexão.

Essa arquitetura torna o WebSocket uma solução eficiente e estruturada para aplicações que exigem interatividade em tempo real.

Vantagens do WebSocket

O WebSocket oferece várias vantagens em relação aos modelos tradicionais de comunicação:

1. Redução de Sobrecarga: Como a conexão é mantida, não há necessidade de criar novas requisições.
2. Maior Velocidade: A comunicação é praticamente instantânea, ideal para dados que precisam de baixa latência.
3. Escalabilidade: Funciona bem em aplicações com alto volume de usuários simultâneos.
4. Flexibilidade: Pode ser usado para enviar qualquer tipo de dado, como texto, binário ou arquivos.

Desafios e Limitações

Apesar das vantagens, o WebSocket também apresenta alguns desafios:

• Compatibilidade: Alguns proxies ou servidores antigos podem bloquear conexões WebSocket.
• Segurança: Requer atenção com criptografia e autenticação, especialmente em conexões sensíveis.
• Complexidade: A implementação e o gerenciamento podem ser mais trabalhosos do que em métodos HTTP convencionais.

Alternativas ao WebSocket

Embora o WebSocket seja altamente eficiente para comunicação bidirecional em tempo real, existem alternativas que podem ser mais simples ou apropriadas dependendo do cenário. Abaixo há algumas alternativas: 

• Long Polling: O cliente envia uma requisição ao servidor, que mantém a conexão aberta até ter novos dados. Isso simula atualizações em tempo real, mas com maior sobrecarga no servidor.
• Server-Sent Events (SSE): Permite ao servidor enviar atualizações contínuas para o cliente por uma única conexão HTTP, mas é unidirecional e não permite comunicação do cliente para o servidor.

WebSocket vs HTTP

Apesar de ambos serem protocolos de comunicação, o WebSocket difere do HTTP em aspectos importantes:

• HTTP: Baseado no modelo requisição-resposta. Cada interação exige uma nova conexão e desconexão.
• WebSocket: Mantém uma conexão aberta, permitindo comunicação contínua e bidirecional.

Embora o HTTP seja mais simples para casos de uso estáticos, o WebSocket é indispensável para cenários dinâmicos em tempo real.

Quando Usar WebSocket?

O WebSocket é ideal para aplicações que exigem atualização contínua ou comunicação em tempo real, como:

• Chats e Mensagens Instantâneas: Permite que mensagens sejam enviadas e recebidas em tempo real.
• Jogos Multiplayer: Atualiza as interações dos jogadores quase instantaneamente.
• Painéis de Monitoramento: Atualiza gráficos e tabelas automaticamente com novos dados.
• Transmissões de Dados em Tempo Real: Como cotações de ações e criptomoedas.

Esses casos de uso mostram o poder do WebSocket em aplicações que exigem performance e interatividade.

Conclusão

O WebSocket é uma solução poderosa para comunicação em tempo real na web, permitindo conexões contínuas, rápidas e eficientes entre cliente e servidor. Sua aplicação em chats, jogos, e painéis de monitoramento demonstra sua flexibilidade e importância no desenvolvimento de aplicações modernas. Ao entender como funciona e onde aplicá-lo, você estará preparado para usar o WebSocket tanto na prática quanto nas provas de TI. Continue estudando e explore o potencial dessa tecnologia incrível!

Referências

• MDN Web Docs. The WebSocket API. 
• RFC 6455: The WebSocket Protocol. 
• Pimentel, R. (2015). WebSocket Essentials: Building Apps that Move at the Speed of the Web. 

Vamos ver como esse assunto é cobrado em concursos!

1) Ano: 2019 Banca: Universidade Federal do Ceará – UFCE Prova: UFCE – UFCE – Técnico de Tecnologia da Informação – Desenvolvimento de Sistemas – 2019

Sobre WebSockets, assinale a alternativa correta.

a) WebSockets utiliza AJAX para possibilitar a comunicação RESTful.

b) WebSockets e Sockets de rede são sinônimos, representando o mesmo protocolo e especificação.

c) De acordo com a RFC 6455 que descreve o protocolo WebSocket, não é possível utilizar WebSockets em ambientes que possuam um servidor proxy.

d) O handshake WebSocket usa o cabeçalho HTTP Upgrade para mudar do protocolo HTTP para o protocolo WebSocket, com uma requisição de Upgrade.

e) Por padrão, o protocolo WebSocket usa a porta 8080 para conexões WebSocket comuns e a porta 443 para conexões WebSocket encapsuladas por TLS (Transport Layer Security).

Gabarito: D

Comentário: A alternativa D está correta porque descreve o processo de handshake do WebSocket. Durante o handshake, o cliente envia uma requisição HTTP contendo o cabeçalho Upgrade: websocket, que instrui o servidor a trocar do protocolo HTTP para o WebSocket, estabelecendo a comunicação bidirecional. Esse processo é padronizado pela RFC 6455. As demais estão corretas, pois:

a) Errada. O WebSocket não utiliza AJAX nem está limitado à comunicação RESTful. Ele é um protocolo próprio que permite comunicação bidirecional full-duplex, enquanto o AJAX funciona com requisições HTTP tradicionais.

b) Errada. WebSockets e sockets de rede não são sinônimos. O WebSocket é um protocolo específico baseado em sockets TCP, mas sua funcionalidade e especificação são voltadas para a web e comunicação em tempo real.

c) Errada. O WebSocket pode funcionar em ambientes com proxies, desde que o proxy respeite o cabeçalho Upgrade. A afirmação de que ele não funciona nesses cenários é incorreta.

e) Errada. As portas padrão para WebSocket são 80 para conexões regulares (ws://) e 443 para conexões seguras (wss://). A porta 8080 não é padrão, sendo usada apenas em casos específicos.

2) Ano: 2024 Banca: Centro de Seleção e de Promoção de Eventos UnB – CESPE CEBRASPE Prova: CESPE/CEBRASPE – BACEN – Analista – Área: Tecnologia da Informação – 2024

No que diz respeito à arquitetura de sistemas web, julgue os itens a seguir. 

No WebSocket, utiliza-se um fluxo de bytes no lugar de um fluxo de mensagens para fornecer comunicações completas em uma conexão TCP. 

( ) Certo

( ) Errado

Gabarito: Errado

Comentário: O WebSocket opera sobre o protocolo TCP, que utiliza um fluxo de bytes como base para transmissão de dados. No entanto, o protocolo WebSocket abstrai esse fluxo de bytes e organiza a comunicação em quadros (frames), que compõem mensagens completas. Isso significa que, enquanto o TCP trabalha com bytes, o WebSocket estrutura a comunicação em um nível mais alto, permitindo que cliente e servidor troquem mensagens textuais ou binárias de forma organizada e eficiente.

• Quadros (frames): São unidades menores usadas para transmitir mensagens de maneira fragmentada ou completa.
• Mensagens: Representam os dados finais interpretados pelas aplicações, como texto em JSON ou binário.

Portanto, dizer que o WebSocket utiliza um “fluxo de bytes no lugar de um fluxo de mensagens” é incorreto, já que ele é projetado para trabalhar com mensagens como a principal abstração.

Então é isso! 

Bons estudos e até o nosso próximo artigo.

Prof. Ana Júlia B. de Souza