همه چیز درباره پروتکل matrix برای پیام‌رسانی در زمان قطعی اینترنت

تصور کنید که در یک روز کاری شلوغ، ناگهان دسترسی به سرویس پیام‌‌رسان قطع می‌شود و تمام ابزارهای ارتباطی رایج و ایمیل‌های شما از کار می‌افتند. در چنین شرایطی، سیستم‌ها و کسب‌وکارهایی که به سرویس‌های خارجی وابسته‌اند، فلج می‌شوند. اینجاست که نیاز به یک بستر ارتباطی پایدار، مستقل و غیرمتمرکز بیش از پیش احساس می‌شود. یکی از قدرتمندترین و امن‌ترین راهکارها برای مقابله با این چالش، استفاده از شبکه ماتریکس (Matrix) است. اما این پروتکل پیشگام دقیقاً چه ماهیتی دارد و چگونه می‌تواند به عنوان ناجی ارتباطات ما در شرایط بحرانی عمل کند؟ در این مقاله از بخش اخبار فناوری وبلاگ پارس‌پک، قرار است به طور جامع و تخصصی به اعماق دنیای ماتریکس سفر کنیم، نحوه عملکرد آن را بشکافیم و با کلاینت‌های مختلف آن آشنا شویم.

Matrix چیست؟

ماتریکس یک پروتکل متن‌باز و غیرمتمرکز برای ارتباطات امن است که هدف آن فراهم کردن آزادی، کنترل کامل کاربران بر ارتباطاتشان و ایجاد شبکه‌ای جهانی و باز است. این پروژه تلاش می‌کند ارتباطات بین برنامه‌های مختلف پیام‌رسان را ممکن سازد و از انحصار جلوگیری کند. به عبارت دیگر، همان‌طور که شما می‌توانید از طریق سرویس‌دهنده Gmail به فردی که از Yahoo استفاده می‌کند، ایمیل ارسال کنید؛ پروتکل ماتریکس کمک می‌کند تا ارتباط بین برنامه‌های مختلف پیام‌رسان راحت‌تر و بدون محدودیت باشد. یعنی برنامه‌ها را به هم متصل می‌کند تا همه بتوانند با هم صحبت کنند.
این پروتکل بر پایه تبادل پیام با فرمت JSON و از طریق RESTful API کار می‌کند و به کاربران این امکان را می‌دهد که کنترل کاملی بر تاریخچه چت‌ها، اطلاعات کاربری و کلیدهای رمزنگاری خود داشته باشند. در واقع ماتریکس زبان مشترکی است که به نرم‌افزارهای مختلف اجازه می‌دهد به صورت امن با هم صحبت کنند. بنیاد ماتریکس، به عنوان نهاد حامی، نقش مدیریت توسعه و حفظ ارزش‌های این استاندارد را بر عهده دارد و بر اساس اصول شفافیت، همکاری، و تمرکز بر منافع بلندمدت اکوسیستم عمل می‌کند.

Matrix اپلیکیشن است یا شبکه؟

یکی از رایج‌ترین اشتباهات بین کاربران تازه‌کار این است که ماتریکس را با یک اپلیکیشن پیام‌رسان مستقل مانند واتس‌اپ یا تلگرام اشتباه می‌گیرند. ماتریکس به هیچ عنوان یک اپلیکیشن واحد نیست، بلکه یک «شبکه توزیع‌شده» و یک «پروتکل ارتباطی» است.
برای درک بهتر این موضوع، پروتکل HTTP را در نظر بگیرید؛ شما برای وب‌گردی از مرورگرهایی مثل Chrome، Safari یا Firefox استفاده می‌کنید، اما همه این نرم‌افزارها اطلاعات را از طریق بستر شبکه HTTP دریافت و ارسال می‌کنند. ماتریکس نیز دقیقاً نقش همان بستر زیرساختی را بازی می‌کند. بنابراین شما برنامه‌ای به نام «ماتریکس» را روی گوشی خود نصب نمی‌کنید، بلکه یک برنامه کاربردی یا کلاینت (مانند Element) را نصب می‌کنید که وظیفه آن اتصال به شبکه گسترده ماتریکس است.

ماتریکس چگونه کار می‌کند؟

معماری شبکه ماتریکس بر اساس ساختار غیرمتمرکز و فدرال (Federated) طراحی شده است. در این معماری، هیچ سرور مرکزی و واحدی (مانند آنچه در شرکت‌های متا یا تلگرام وجود دارد) که تمام پیام‌ها را ذخیره و کنترل کند، وجود ندارد. شبکه ماتریکس از هزاران سرور مستقل به نام «هوم‌سرور» (Homeserver) تشکیل شده است که با یکدیگر در ارتباط هستند.
زمانی که شما در یک اتاق گفت‌وگوی (Room) ماتریکس پیامی ارسال می‌کنید، پیام شما ابتدا به هوم‌سرور شخصی یا سازمانی خودتان منتقل می‌شود. سپس هوم‌سرور شما، این پیام را در کسری از ثانیه با هوم‌سرورهای سایر افراد حاضر در آن اتاق همگام‌سازی (Sync) می‌کند. این همگام‌سازی به این معناست که تاریخچه چت‌ها به صورت مشترک بین تمام سرورهای درگیر، کپی و توزیع می‌شود.
اگر در یک چت گروهی، افراد از پنج سرور مختلف حضور داشته باشند و یکی از سرورها به دلیل قطعی اینترنت از کار بیفتد، آن چهار سرور دیگر همچنان نسخه کامل تاریخچه چت را دارند و ارتباط مختل نمی‌شود. همین مکانیزم توزیع داده‌ها است که ماتریکس را در برابر قطعی‌های شبکه‌ای و سانسور، به شدت مقاوم می‌سازد.

آموزش استفاده و راه‌اندازی Matrix

نحوه استفاده و راه‌اندازی چت ماتریکس به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود:

• سمت کاربر (استفاده به عنوان پیام‌رسان)
• سمت سرور (راه‌اندازی زیرساخت)

برای استفاده کاربران: فرایند برای کاربران بسیار ساده است. شما ابتدا باید یک نرم‌افزار کلاینت (مانند Element یا FluffyChat) را روی سیستم یا گوشی خود نصب کنید. پس از اجرای برنامه، همان‌طور که در محیط کاربری کلاینت‌ها مشخص است، از شما خواسته می‌شود یک سرور را انتخاب کنید. می‌توانید سرور عمومی matrix.org را برگزینید یا آدرس سرور اختصاصی سرور/شرکت خود را وارد کنید.

با ثبت‌نام و ساخت اکانت، وارد محیط چت می‌شوید. در این محیط گزینه‌هایی برای ایجاد اتاق‌های عمومی (Public Rooms)، چت‌های خصوصی و جست‌وجوی کاربران در شبکه‌های مختلف به سادگی و مشابه سایر پیام‌رسان‌ها در دسترس است.

برای راه‌اندازی سرور (مدیران شبکه): اگر شما، شرکت و یا سازمان شما قصد دارید در زمان قطعی اینترنت ارتباطات پایداری داشته باشد، باید یک هوم‌سرور ماتریکس داخلی راه‌اندازی کنید. رایج‌ترین نرم‌افزار برای این کار Synapse (نوشته شده با زبان پایتون) است. برای راه‌اندازی، شما به یک سرور لینوکسی (VPS یا سرور لوکال) نیاز دارید. معمولاً با نصب Docker، ایمیج رسمی Synapse را اجرا کرده و دیتابیس آن را به PostgreSQL متصل می‌کنند. برای مثال در ادامه روش نصب با داکر را بررسی می‌کنیم که در طول آن باید مراحل زیر را طی کنید.

راه‌اندازی Matrix با نصب داکر

مرحله ۱: نصب Docker و Docker Compose

ابتدا به کمک آموزش رسمی نصب داکر در وبسایت آن داکر را بر روی سرور خود نصب کنید. برای این کار می‌توانید از لینک https://docs.docker.com/engine/install استفاده کنید.

جهت تایید نصب صحیح دستور زیر را بزنید:

docker --version

مرحله ۲: ایجاد دایرکتوری

یک پوشه برای Synapse ایجاد کنید و وارد آن شوید:

mkdir -p ~/matrix && cd ~/matrix

مرحله ۳: ساخت فایل Docker Compose

یک فایل به نام docker-compose.yml ایجاد کنید و محتوای زیر را قرار دهید:

services:
synapse:
image: matrixdotorg/synapse:latest
container_name: synapse
restart: unless-stopped
ports:
- "8008:8008" # HTTP
- "8448:8448" # Federation (HTTPS)
volumes:
- ./data:/data
environment:
- SYNAPSE_SERVER_NAME=your.domain.com
- SYNAPSE_REPORT_STATS=yes

جای your.domain.com، دامنه یا آی‌پی سرورتان را قرار دهید.

مرحله ۴: اجرای Synapse

برای راه‌اندازی سرور:

docker compose up -d

d- باعث می‌شود کانتینر در پس‌زمینه اجرا شود. داده‌ها در پوشه data ذخیره می‌شوند و با آپدیت کانتینر حفظ می‌شوند.

مرحله ۵: دسترسی و مدیریت

• API و مدیریت: http://your.domain.com:8008
• کلاینت رسمی ماتریکس: https://app.element.io

سپس با استفاده از یک Reverse Proxy مانند Nginx، درخواست‌ها به سرور ماتریکس هدایت می‌شوند. پس از این راه‌اندازی فنی، افراد با وارد کردن IP یا دامنه داخلی سرور شما در کلاینت المنت خود، به یک سیستم پیام‌رسان کاملاً ایزوله، داخلی و مقاوم در برابر قطعی اینترنت متصل می‌شوند.

اصطلاحات رایج در ماتریکس

برای درک بهتر عملکرد و مفاهیم اکوسیستم ماتریکس، آشنایی با اصطلاحات زیر ضروری است:

• Homeserver (هوم‌سرور): سرور میزبان شما که اطلاعات حساب کاربری، وضعیت فعلی و تاریخچه پیام‌هایتان را ذخیره کرده و به نمایندگی از شما با سایر سرورها در شبکه ارتباط برقرار می‌کند.
• Client (کلاینت): نرم‌افزارهای رابط کاربری (موبایل، وب یا دسکتاپ) که برای اتصال به هوم‌سرور و چت کردن استفاده می‌شوند.
• Room (اتاق): محیط پایه‌ای برای تمامی ارتباطات در ماتریکس؛ خواه یک گفتگوی خصوصی دو نفره باشد، خواه یک گروه چند هزار نفره.
• Event (رویداد): هر اتفاقی که در سیستم می‌افتد (ارسال پیام، تغییر عکس پروفایل، خروج از گروه) یک رویداد محسوب شده و با فرمت JSON در دیتابیس شبکه ثبت می‌گردد.
• Bridge (پل ارتباطی): ربات‌ها یا نرم‌افزارهای واسطی که سرور ماتریکس شما را به سایر پیام‌رسان‌ها (مانند تلگرام، اسلک، واتس‌اپ) متصل می‌کنند تا بتوانید بدون خروج از ماتریکس با کاربران شبکه‌های دیگر چت کنید.
• Federation (فدراسیون): قابلیت تبادل اطلاعات و همگام‌سازی بی‌درنگ میان هوم‌سرورهای مستقل که شبکه غیرمتمرکز ماتریکس را شکل می‌دهد.

مزایای Matrix

شبکه ماتریکس مزایای بسیار ارزشمندی دارد که آن را به یک استاندارد جهانی تبدیل کرده است:

• مقاومت در برابر قطعی (غیرمتمرکز بودن): در صورت قطع ارتباط با اینترنت جهانی، سرورهای داخلی مبتنی بر ماتریکس همچنان در شبکه اینترانت یا شبکه‌های محلی (LAN) بدون کوچک‌ترین اختلالی کار می‌کنند.
• امنیت و حریم خصوصی بالا: بهره‌گیری از رمزنگاری سرتاسری (E2EE) به صورت پیش‌فرض، تضمین می‌کند که هیچکس جز شما و گیرنده پیام (حتی مدیران سرور) قادر به خواندن محتوای چت‌ها نیست.
• مالکیت و حاکمیت کامل بر داده‌ها: تمام دیتابیس ارتباطی روی سرورهای خود سازمان ذخیره می‌شود و هیچ شرکت شخص ثالثی به اطلاعات کاربران دسترسی ندارد.
• قابلیت یکپارچه‌سازی (Bridging): با استفاده از پل‌های ارتباطی می‌توان تمام کانال‌های ورودی سازمان (از تلگرام تا ایمیل) را در یک پنل واحد در ماتریکس متمرکز کرد.
• متن‌باز و انعطاف‌پذیر: به دلیل اوپن‌سورس بودن، توسعه‌دهندگان می‌توانند تغییرات دلخواه خود را در سورس کدها اعمال کرده و کلاینت‌های شخصی‌سازی‌شده بسازند.

معایب ماتریکس

با وجود قابلیت‌های چشمگیر، این بستر ارتباطی معایب و چالش‌هایی نیز به همراه دارد:

• پیچیدگی فنی در استقرار: راه‌اندازی اولیه، تامین امنیت و نگهداری از یک هوم‌سرور اختصاصی ماتریکس، نیازمند دانش نسبتاً بالای مدیریت سرور و شبکه است.
• مصرف بالای منابع سرور: نرم‌افزار محبوبی مانند Synapse به دلیل پردازش بالای رویدادها، در سازمان‌های بزرگ نیازمند رم (RAM) و قدرت پردازشی قابل توجهی است.
• حجم فزاینده پایگاه داده: به دلیل ساختار همگام‌سازی تاریخچه چت‌ها میان سرورها، حجم دیتابیس به سرعت افزایش پیدا می‌کند و نیازمند مدیریت فضای ذخیره‌سازی است.
• تجربه کاربری پراکنده: تنوع کلاینت‌ها و نیاز به ثبت‌نام از طریق یک هوم‌سرور خاص، ممکن است در ابتدا برای کاربرانی که به پیام‌رسان‌های سنتی عادت دارند، گیج‌کننده باشد.

انواع کلاینت‌های Matrix

برای اتصال به شبکه ماتریکس و مدیریت ارتباطات، کلاینت‌های متنوعی برای سیستم‌عامل‌های مختلف توسعه یافته‌اند. هر یک از این کلاینت‌ها بر اساس نیازهای متفاوتی طراحی شده‌اند.

کلاینت Element

المنت (Element) پرکاربردترین و کامل‌ترین کلاینت ماتریکس است که توسط خود توسعه‌دهندگان اصلی این شبکه ساخته شده است. المنت روی پلتفرم‌های ویندوز، لینوکس، مک، آی‌او‌اس و اندروید و همچنین نسخه وب در دسترس است. این کلاینت با رابط کاربری حرفه‌ای، پشتیبانی بی‌نقص از رمزنگاری سرتاسری و ابزارهای جامع برای مدیریت گروه‌ها، بهترین انتخاب برای استفاده‌های شرکتی، تیم‌های توسعه و هماهنگی‌های سازمانی به شمار می‌رود.

کلاینت FluffyChat

فلافی‌چت (FluffyChat) کلاینتی است که با تمرکز بر سادگی، زیبایی و تجربه کاربری (UX) بسیار روان توسعه یافته است. این اپلیکیشن که برای دستگاه‌های موبایلی و دسکتاپ عرضه شده، رابط کاربری بسیار شبیه به پیام‌رسان‌های کلاسیک مانند تلگرام یا واتس‌اپ دارد. این کلاینت تنظیمات پیچیده را از دید کاربر پنهان می‌کند و برای کاربران مبتدی، کودکان و ارتباطات خانوادگی که تنها به یک چت ساده نیازمندند، بسیار مناسب است.

کلاینت Nheko

نهکو (Nheko) یک کلاینت دسکتاپ فوق‌العاده سبک و سریع است که با زبان برنامه‌نویسی C++ و فریم‌ورک Qt توسعه داده شده است. هدف اصلی از طراحی Nheko، ارائه یک کلاینت ماتریکس با کمترین میزان مصرف رم و پردازنده سیستم است. این برنامه بیشتر میان کاربران حرفه‌ای لینوکس و کسانی که به دنبال یک محیط چت دسکتاپ بدون هیچ‌گونه کندی و افت عملکرد هستند، محبوبیت دارد. در لینک https://matrix.org/ecosystem/clients می‌توانید آدرس و اطلاعات همه‌ی کلاینت‌های ماتریکس را مشاهده کنید.

Matrix برای چه کسانی مناسب است؟

استفاده از پروتکل ماتریکس در شرایط مختلفی کاربرد حیاتی پیدا می‌کند. در درجه اول، این شبکه برای سازمان‌ها، ارگان‌های دولتی و شرکت‌های خصوصی که حفظ امنیت داده‌ها برایشان اولویت خط قرمز محسوب می‌شود و به هیچ وجه نمی‌خواهند اطلاعات حساس تجاری‌شان در سرورهای خارجی ذخیره شود، ایده‌آل است. همچنین این سازمان‌ها با استقرار ماتریکس، سیستم ارتباط درون‌سازمانی خود را در برابر قطعی‌ها و مشکلات احتمالی اینترنت ایزوله و مقاوم می‌کنند.
در درجه دوم، برنامه‌نویسان و تیم‌های توسعه نرم‌افزار که نیازمند ایجاد ربات‌های اختصاصی و یکپارچه‌سازی ابزارهایی مانند گیت‌هاب و جیرا با محیط چت خود هستند، مشتریان پروپاقرص این پروتکل محسوب می‌شوند. در نهایت، ماتریکس برای تمام افراد و جوامع حامی حریم خصوصی که نمی‌خواهند رفتار دیجیتال آن‌ها توسط غول‌های فناوری ردیابی و تحلیل شود، بهترین پناهگاه ارتباطی است.

آیا ماتریکس امن است؟

بدون شک یکی از بزرگترین دستاوردهای شبکه ماتریکس، تمرکز وسواس‌گونه آن بر روی امنیت است. این پروتکل برای تامین امنیت پیام‌ها از استانداردهای پیشرفته رمزنگاری با نام‌های Olm و Megolm استفاده می‌کند که کدهای آن توسط موسسات مستقل امنیتی دنیا به دقت بررسی (Audit) و تایید شده است. در ماتریکس، تمام پیام‌های متنی و فایل‌ها در گفتگوهای دونفره و گروه‌های خصوصی به صورت پیش‌فرض با استاندارد End-to-End Encryption (رمزنگاری سرتاسری) محافظت می‌شوند.
این یعنی پیام روی دستگاه شما قفل شده و کلید باز کردن آن تنها در دستگاه شخص گیرنده وجود دارد؛ در نتیجه هیچ هکر، واسطه یا حتی مدیر سروری نمی‌تواند محتوای پیام‌ها را شنود کند. قابلیت Cross-signing نیز این اطمینان را به شما می‌دهد که در صورت ورود یک دستگاه ناشناس به اکانتتان، امکان خواندن پیام‌های قبلی برای آن دستگاه وجود نداشته باشد.

تفاوت Matrix با Rocket.Chat و Mattermost

هنگامی که صحبت از راه‌اندازی پیام‌رسان‌های درون‌سازمانی می‌شود، سه نام ماتریکس، راکت‌چت (Rocket.Chat) و مترموست (Mattermost) بیش از بقیه تکرار می‌شوند. تفاوت اصلی و بنیادین در معماری آن‌هاست. راکت‌چت و مترموست سیستم‌های کاملاً «متمرکز» هستند؛ یعنی شما یک سرور داخلی راه‌اندازی می‌کنید و تمام کارمندان فقط روی همان سرور با یکدیگر چت می‌کنند (مانند یک سیلو بسته). اما ماتریکس یک پروتکل «غیرمتمرکز» است که می‌تواند علاوه بر مدیریت چت‌های داخلی، با سرورهای ماتریکس سایر سازمان‌ها در سراسر جهان ارتباط امن برقرار کند. از سوی دیگر، راکت‌چت و مترموست بیشتر به عنوان جایگزین‌هایی برای Slack با تمرکز بر امکانات همکاری تیمی طراحی شده‌اند و راه‌اندازی آسان‌تری دارند، در حالی که ماتریکس زیرساختی به مراتب بازتر و انعطاف‌پذیرتر برای یکپارچه‌سازی تمام شبکه‌های ارتباطی است. برای مطالعه بررسی دقیق‌تر و مقایسه امکانات، می‌توانید به مقاله مقایسه این سه پیام‌رسان در وبلاگ مراجعه کنید.

جمع‌بندی

برخورداری از ارتباطات پایدار و امن، نیازمند استفاده از ابزارهای هوشمندانه و زیرساخت‌های غیرمتمرکز است. در این مقاله آموختیم که ماتریکس یک اپلیکیشن ساده نیست، بلکه یک پروتکل جامع و قدرتمند برای بازپس‌گیری حاکمیت داده‌ها و یکپارچه‌سازی شبکه‌های ارتباطی است. با بررسی معماری فدرال ماتریکس، متوجه شدیم که چگونه همگام‌سازی سرورها می‌تواند در زمان قطعی‌های سراسری اینترنت، مانع از فروپاشی ارتباطات سازمانی شود. با مطالعه این مطلب، اکنون شما دانش فنی و جامع لازم را به دست آورده‌اید تا با استقرار شبکه ماتریکس، ارتباطات فردی و شرکتی خود را در برابر هرگونه محدودیت، اختلال و شنود، برای همیشه بیمه کنید.

سوالات متداول

۱. آیا استفاده از ماتریکس برای سازمان‌ها هزینه‌ای دارد؟

خود پروتکل ماتریکس، نرم‌افزارهای هوم‌سرور (مانند Synapse) و کلاینت‌های محبوبی مانند Element کاملاً متن‌باز و رایگان هستند. تنها هزینه‌ای که سازمان باید بپردازد، هزینه تامین زیرساخت سخت‌افزاری یا سرور مجازی (VPS) برای میزبانی دیتابیس خود است.

۲. آیا می‌توان از ماتریکس برای تماس صوتی و تصویری در زمان قطعی اینترنت استفاده کرد؟

بله، کلاینت‌های ماتریکس با بهره‌گیری از فناوری WebRTC از تماس‌های صوتی و تصویری باکیفیت به صورت نظیر‌به‌نظیر (P2P) پشتیبانی می‌کنند. اگر سرور شما در شبکه اینترانت داخلی راه‌اندازی شده باشد، در زمان قطعی اینترنت بین‌الملل نیز این تماس‌ها بدون افت کیفیت در داخل سازمان برقرار خواهند شد.

۳. آیا کاربران ماتریکس می‌توانند با افراد در پیام‌رسان‌های دیگر (مثل واتس‌اپ) چت کنند؟

بله، یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد ماتریکس پشتیبانی از Bridge (پل ارتباطی) است. با نصب و پیکربندی Bridgeهای مربوطه روی سرور، کاربران می‌توانند پیام‌های خود را از محیط ماتریکس مستقیماً به پیام‌رسان‌هایی مانند واتس‌اپ، تلگرام یا اسلک ارسال کرده و پاسخ آن‌ها را نیز دریافت کنند.