简单介绍一下自己：我做自由网页开发人员已有大约 1.5 年了。我从未考虑过写 HLD 或 LLD。相反，我专注于根据客户的具体要求开发应用程序。由于我渴望过渡到企业环境，因此我渴望提高自己的技能并获取新知识。
以下是我尝试编写的 HLD
**客户要求**：基于 Web 的 E2EE 聊天应用程序。可随时扩展到 1000 个并发用户。
系统架构
该应用程序主要由前端（react）、后端（Node）、数据库（Redis 和 SQL）组成。
前端：管理用户看到的内容，处理用户登录、用户注册。处理发送和接收消息。响应式设计。后端：管理消息和登录的内容和方式，负责管理登录/注册，负责存储消息和用户数据，处理页面路由数据库：存储加密消息和用户数据/登录信息WebSocket 服务器：用于用户之间实时双向通信的专用服务。缓存层（可选）：使用 Redis 临时缓存活跃用户、消息队列或在线状态以提高性能。高级流程
用户通过前端登录→后端对用户进行身份验证。前端与后端建立WebSocket连接，实现实时通信。当用户发送消息时：WebSocket 服务器接收该消息。它处理该消息并将其路由至预期收件人。后端将消息存储在数据库中。接收者通过WebSocket连接实时接收消息。架构图
数据流
注册流程 用户创建账户 生成公共和私有哈希值 公共哈希值与用户信息一起存储在数据库中。成功后：成功消息重定向到登录登录流程 用户被提示使用电子邮件和密码登录。输入后，后台将验证数据。成功后：用户重定向到聊天室 拒绝后：会弹出一个窗口通知用户哪里出错了。房间消息流 用户加入房间：前端将房间 ID 发送到后端。 joinRoom 事件被编辑到特定房间。 房间内的消息：全局房间消息目前尚未加密，它们只是共享并存储在数据库中。实时传递给房间内的所有参与者。用户 - 用户消息流前端：前端使用收件人的公钥加密消息。加密消息通过套接字与后端共享。后端：将消息存储在 PSQL 中，使用用户 ID 将消息路由给用户，收件人前端解密消息详细示例流程
实时直接消息流
前端：用户通过 WebSocket 向另一个用户发送消息。消息在传输前使用收件人的公钥加密。后端：WebSocket 服务器接收加密消息。消息与元数据（例如发送者、接收者、时间戳）一起存储在 PostgreSQL 中。后端将加密消息路由到接收者的 WebSocket 连接。收件人前端：通过 WebSocket 接收加密消息。使用私钥解密消息。明文消息显示在聊天中。
技术堆栈
前端：React：构建用户界面（聊天窗口、按钮、输入框）。Context API 或 Redux：管理应用状态（例如，当前用户、活跃聊天）。GSAP：用于动画（例如，聊天气泡平滑滑动）。WebSocket 客户端：与后端建立实时连接。后端：Node.js + Express.js：处理 REST API（用于登录、注册、获取消息）。JWT（JSON Web Tokens）：使用基于 token 的身份验证保护通信。Passport.js：实施身份验证策略（例如，Google 或 Facebook 登录）。Socket.IO：处理用于实时消息传递的 WebSocket 连接。数据库：PostgreSQL：用于存储持久数据，如用户个人资料、消息和聊天室详细信息。Redis（可选）：用于缓存实时数据（例如，活动用户状态、最近发送的消息）。托管和部署：AWS（EC2、S3、RDS）：托管后端、存储静态文件和管理数据库。Nginx 或 AWS ELB（负载均衡器）：在后端服务器之间分配流量。非功能性需求（NFR）
性能：目标实时消息延迟低于 100 毫秒。确保 1,000 多名用户的一致读/写操作。可扩展性：后端应通过水平扩展来处理不断增长的用户数量（例如，使用 Redis 和 AWS ELB）。每台服务器支持 10,000 个活动 WebSocket 连接。可用性：通过备份和灾难恢复确保 99.9% 的正常运行时间。安全性：使用 E2EE 进行私人消息传递。对所有传输中的数据使用 HTTPS。确保静态数据在 PostgresSQL 中加密。总结
构建可扩展且安全的端到端加密消息传递应用程序需要在性能、可用性和安全性之间取得平衡。通过此高级设计，我旨在展示现代消息传递系统的架构和流程，该系统能够处理实时通信，同时确保用户隐私。
该项目不仅展示了前端的 React、后端的 Node.js 和数据管理的 PostgreSQL/Redis 等关键技术技能，而且还强调了可扩展性和可靠性设计的重要性。
如果您是一名开发人员或爱好者，有兴趣创建强大的系统或进一步探索实时通信架构，我希望本文能为您提供有价值的见解。
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每个项目都让我离掌握软件开发技巧更近一步。这个项目让我明白了平衡功能和可扩展性的重要性，我期待将来能构建更复杂的系统！
