WebSocketは、HTTPで確立したコネクションを「Upgrade」してそのまま双方向のフルデュプレックス通信に切り替える、リアルタイムWeb向けのプロトコルです。2011年12月にIETFのRFC 6455として標準化され、W3C側のJavaScript APIと合わせて主要ブラウザに実装されました。チャット、株価ティッカー、共同編集、オンラインゲーム、IoTダッシュボードなど、「サーバからもクライアントへ随時情報を送りたい」用途で、ポーリングや長時間接続に代わる事実上の標準となっています。
この記事の目次
- HTTPからのUpgradeで開始
- ポーリングからの解放
- RFC 6455までの歴史
- 代表的なユースケース
- まとめ
HTTPからのUpgradeで開始
WebSocket通信は、最初はHTTP/1.1のGETリクエストとして開始されます。クライアントはUpgrade: websocketとConnection: Upgradeヘッダ、Sec-WebSocket-Keyにランダム値を載せて送り、サーバはこれを受けて101 Switching Protocolsを返し、同じTCPコネクションをWebSocketプロトコルに切り替えます。
切り替え後はHTTPではなく、ヘッダが最小2バイトのバイナリフレーム形式で通信します。テキスト・バイナリ・Close・Ping・Pongなどのフレームタイプがあり、サーバ・クライアントどちらからでも非同期にメッセージを送れます。ws://（平文）とwss://（TLS上）の2つのURIスキームがあり、現代では実質wssしか使われません。ポート番号は通常80番と443番で、既存のHTTPインフラ（プロキシ、LB、ファイアウォール）と同じ経路を通せるのが大きな利点です。
ポーリングからの解放
WebSocket登場以前、ブラウザがサーバからリアルタイムにデータを受け取るには、数百ms～数秒ごとにAjaxでHTTPを叩く「短ポーリング」や、応答を意図的に保留する「長ポーリング（Comet）」、サーバ→ブラウザ片方向のServer-Sent Events（SSE）などを組み合わせるしかありませんでした。どれもHTTPヘッダのオーバーヘッドや実装の複雑さが大きく、スケーラビリティに難がありました。
WebSocketは1本のTCPコネクションを開きっぱなしで、2バイトヘッダのフレームをやり取りするだけなので、毎回のHTTPヘッダ送信が不要となりオーバーヘッドが桁違いに小さくなります。サーバから即時通知できるため、チャットの新着メッセージや株価更新を遅延なく届けられ、双方向対称なので「クライアントが送って、サーバが受けて、サーバが返す」というRPC的やり取りも自然に書けます。現代のリアルタイムWeb機能のほぼ全てが、WebSocketの上に成り立っています。
RFC 6455までの歴史
WebSocketの設計はGoogle、Apple、Mozilla、Microsoftらが参加するWHATWGで2008年頃から議論が始まりました。当時はHTML5の一部として「Web Sockets API」が提案され、ブラウザ側のJavaScript APIが先に実装されました。しかし2010年、初期実装にあったセキュリティ問題（プロキシ汚染攻撃）が指摘され、各ブラウザは一時的に無効化を余儀なくされます。
問題を解決するためにフレームマスキングなどのセキュリティ機構が追加され、2011年12月、IETFのIan Fette編集によりRFC 6455として正式版が公開されました。JavaScript API側はW3Cで2012年に勧告となり、Chrome、Firefox、Safari、IE10以降の全主要ブラウザで利用可能になりました。Socket.IOのようなフォールバック付きライブラリが先行普及していたこともあり、APIが整った直後から幅広い採用が進みました。
代表的なユースケース
WebSocketのもっとも分かりやすい用途はチャットアプリです。SlackやDiscordはWebSocketを使って新着メッセージを即時にブラウザへ届け、入力中インジケータも双方向通信で実現しています。ライブ配信のコメント欄やSNSの通知バッジも同じ仕組みで、サーバ側はpub/subで配信、クライアント側はWebSocketで受信、という設計が一般的です。
金融系では証券会社や暗号資産取引所が、株価や板情報をWebSocketで配信するのが標準になりました。Google DocsやNotion、Figma、Miroなどの共同編集ツールは、編集差分をWebSocketで全参加者へ即時に届け、CRDTやOTで競合を解消します。オンラインゲームのロビーや、IoTセンサーから集めたデータをダッシュボードへ即時反映する用途でも広く使われており、「サーバから随時情報を流したい」全領域で第一選択肢となるプロトコルです。
まとめ
WebSocketはRFC 6455として2011年に標準化され、HTTPのUpgradeを利用してフルデュプレックス通信を実現する技術です。ポーリングに代わるリアルタイムWebの主役として、チャットから共同編集まで幅広い領域で使われています。HTTP/2やHTTP/3が普及した現在も、双方向対称通信の手段としてWebSocketは欠かせない存在です。
※本記事はIT用語辞典の手書きドラフトです。公開前に最新情報・出典を確認のうえ加筆修正してください。
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