1. WebSocketのキホン
2011/12/16
HTML5+IE9 Web Camp 2 with html5j.org
NTTアドバンステクノロジ
アプリケーションソリューション事業本部
情報機器テクノロジセンタ
きんじょう ゆう
金城 雄

2. 自己紹介
きんじょう ゆう
金城 雄
NTTアドバンステクノロジ
gihyo.jp NTT-AT
アプリケーションソリューション事業本部
Jettyで始める 情報機器テクノロジセンタ所属
WebSocket超入門
http://gihyo.jp/dev/feature/01/websocket より引用

3. 資料について
本番で使用したスライドを
オンラインで公開します
http://www.slideshare.net/You_Kinjoh/
※ 発表資料は修正される可能性があります
※ イベントのサイトからも公開される予定だそうです

4. お断り その1
表記が揺れていますが、
この資料ではWebSocketで統一します
WebSocket Web Socket
WebSockets Web Sockets

5. お断り その2
話をわかりやすくするために、
この資料では、
Clientは単にブラウザのことを指します
※ HTTPによる通信が
ブラウザとWeb Server間に限らないことと同様に、
WebSocketによる通信は
ブラウザとWebSocket Server間以外でも行えます。

6. 本日の内容
•DEMO
•Client・Server間の通信の歴史
•Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketの歴史の概要
•なぜWebSocketなのか
•今すぐ使える技術なのか

7. 本日の内容
•DEMO
•Client・Server間の通信の歴史
•Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketの歴史の概要
•なぜWebSocketなのか
•今すぐ使える技術なのか

8. 加速度データ転送
無線LAN
WebSocket
Server
WebSocket WebSocket
iPhone Windows8
Safari IE10
JavaScript JavaScript
WebSocket WebSocket
加速度センサ Canvas

9. 画面キャプチャ・マウス操作データ転送
無線LAN
WebSocket
Server
WebSocket WebSocket
Mac Windows8
App IE10
Java JavaScript
WebSocket WebSocket
画面キャプチャ マウス操作
ポインタ移動 キャプチャ表示

10. DEMO

11. 本日の内容
•DEMO
•Client・Server間の通信の歴史
•Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketの歴史の概要
•なぜWebSocketなのか
•今すぐ使える技術なのか

12. Client・Server間の
通信の歴史

13. 静的なウェブページ
ホームに戻る
○△□のホームページ 1996年7月の日記
あなたは00112人目の訪問者です
リンクをクリック 1996年7月10日
キリ番の方は連絡ください 今日は朝から天気が良かったので、友達
と買い物に行きました。
100番目は〇〇さんでした！ 何を買った知りたいですか？
フフフ ナイショです！！！
1996年6月の日記へ
1996年7月の日記へ 1996年7月13日
1996年8月の日記へ 3日ぶりの更新です！
1996年9月の日記へ と言いつつ何も書くことがありませ
ん・・・
見にきてくれている人、ごめんなさい
m(_ _)m
Request Response
Server
•HTTPはリクエスト/レスポンス型
•画面の書き換えには再読み込みや画面遷移が必要

14. 動的なウェブページ
○△□のホームページ クリック ○△□のホームページ
ココをクリックすると ココをクリックすると
ヒミツのメッセージが表示されます！ ヒミツのメッセージが表示されます！
あ！ あ！
非表示
見られちゃいましたね！
ようこそ○△□のホームページへ！
見られちゃいましたね！
ようこそ○△□のホームページへ！
クリックすると表示
•JavaScriptの登場によるDHTML
•情報は最初から埋め込まれている
•新しい情報を得るには画面遷移が必要

15. 定期的な更新
チャットルーム チャットルーム
名前 山田 名前 山田
発言 発言 発言 発言
一定間隔で再読み込み
09:25 佐藤 09:25 佐藤
こんにちは！ こんにちは！
━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:26 山田 09:26 山田
おひさ おひさ
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:27 佐藤
おひさ！
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:27 鈴木
リフレッシュすると更新 おおお！久しぶり！
全て読み込まれる
Request Response
09:25 佐藤 こんにちは！
Server 09:26
09:27
山田
佐藤
おひさ
おひさ！
09:27 鈴木 おおお！久しぶり！
•metaタグやJavaScriptによるリフレッシュ
•新しい情報を得るには再読み込みが必要
•通信の起点はClient

16. ページ内の非同期通信
チャットルーム チャットルーム
名前 山田 JavaScriptで 名前 山田
発言 発言 コンテンツ反映 発言 発言
09:25 佐藤 09:25 佐藤
こんにちは！ こんにちは！
━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:26 山田 09:26 山田
おひさ JavaScriptで おひさ
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
非表示iframeを生成 09:27 佐藤
おひさ！
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:27 鈴木
差分コンテンツ取得 おおお！久しぶり！
09:27 佐藤 おひさ！
iframe 09:27 鈴木 おおお！久しぶり！
Request Response09:27 佐藤 おひさ！
Server 09:27 鈴木 おおお！久しぶり！
•隠しiframeを使ってサーバと通信する方法が発明された
•画面遷移なしに新しい情報を取得できるようになった
•通信の起点はClient

17. Ajaxの誕生
チャットルーム チャットルーム
名前 山田 XMLHttpRequestで 名前 山田
発言 発言 非同期通信開始 発言 発言
09:25 佐藤 09:25 佐藤
こんにちは！ こんにちは！
━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:26 山田 09:26 山田
おひさ おひさ
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:27 佐藤
おひさ！
var xhr=
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
new XMLHttpRequest(); 09:27 鈴木
... 差分コンテンツ反映 おおお！久しぶり！
xhr.send(...);
Request Response09:27 佐藤 おひさ！
Server 09:27 鈴木 おおお！久しぶり！
※ Ajax Comet WebSocketの詳細な比較は後ほど...
•通信を行うXMLHttpRequestオブジェクトが追加
•サーバとの通信が容易になった
•通信の起点はClient

18. Cometの発明
チャットルーム チャットルーム
名前 山田 XMLHttpRequestで 名前 山田
発言 発言 非同期通信開始 発言 発言
09:25 佐藤 09:25 佐藤
こんにちは！ こんにちは！
━━━━━━━━━━━━━━━━━━ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:26 山田 09:26 山田
おひさ おひさ
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:27 佐藤
おひさ！
var xhr=
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
new XMLHttpRequest(); 09:27 鈴木
... コンテンツを逐次反映 おおお！久しぶり！
xhr.send(...);
Request Response09:27 佐藤 おひさ！
応答をすぐには返さない Server 09:27 鈴木 おおお！久しぶり！
※ Ajax Comet WebSocketの詳細な比較は後ほど...
•Ajax等を駆使し実現した疑似サーバプッシュ技術
•応答を遅延させるという発想の転換
•接続の起点はClient 情報配信の起点はServer

19. WebSocketの誕生
チャットルーム チャットルーム
名前 山田 WebSocketで 名前 山田
発言 発言 非同期通信開始 発言 発言
09:25 佐藤
こんにちは！
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:26 山田
おひさ
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
09:27 佐藤
おひさ！
var ws=
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
new WebSocket(...); 09:27 鈴木
... コンテンツを逐次反映 おおお！久しぶり！
ws.send(...);
09:26 山田 おひさ
Connect send 09:25 佐藤 こんにちは！
Server 09:27 佐藤 おひさ！
09:27 鈴木 おおお！久しぶり！
双方向通信
※ Ajax Comet WebSocketの詳細な比較は後ほど...
•新たにWebSocketオブジェクトが追加
•サーバプッシュが容易になった
•接続の起点はClient 情報配信は双方向

20. 通信技術の発明と実装
動的なページを作成できる
旧来のページ
新技術 JavaScriptの誕生
問題や限界 : ページが動的でない
需要 : 画面遷移せず通信したい
工夫
隠しiframeによる 非同期通信のできる
非同期通信の発明 新技術 XMLHttpRequestの誕生
問題や限界 : 複雑で簡単に使えない 需要 : サーバプッシュがしたい
工夫
Cometによる サーバプッシュのできる
疑似サーバプッシュの発明 新技術 WebSocketの誕生
問題や限界 : 複雑で簡単に使えない 需要 : ???

21. ここまでのまとめ
静的なウェブページ
新技術
動的なウェブページ
定期的な更新
既存の枠組みの
ページ内の非同期通信 新たな需要
問題や限界
Ajaxの誕生
Cometの発明 既存の技術内で
新手法の発明
WebSocketの誕生

22. 本日の内容
•DEMO
•Client・Server間の通信の歴史
•Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketの歴史の概要
•なぜWebSocketなのか
•今すぐ使える技術なのか

23. Ajax
Comet
WebSocket
電話☎で例えると...

24. Ajax
☎リリリリリ∼ン
新しい情報を
はい
もらえる
新しい情報をください パターン
新しい情報が2件ありました
ありがとうございます ☎ガチャ
一定時間経過(例えば1分)
☎リリリリリ∼ン
Client はい Server
新しい情報をください
新しい情報を
新しい情報はありませんでした もらえない
ありがとうございます ☎ガチャ パターン

25. Comet
☎リリリリリ∼ン
新しい情報を
はい
もらえる
新しい情報をください パターン
ちょっと待ってください
あのぉ・・・ ・・・・・
まだですか? もうちょっと
・・・・・ ・・・・・
Client 新しい情報が来ました!!! Server
ありがとうございます ☎ガチャ
☎リリリリリ∼ン
はい

26. Comet
☎リリリリリ∼ン
新しい情報を
はい
もらえない
新しい情報をください パターン
ちょっと待ってください
あのぉ・・・ ・・・・・
まだですか? もうちょっと
・・・・・ ・・・・・
Client あのぉ・・・ ・・・・・ Server
☎ツーッツーッツーッ
あっ! あっ!
☎リリリリリ∼ン

27. WebSocket
☎リリリリリ∼ン
電話は
電話は切らずにお待ちください
繋げたまま
・・・・・ ・・・・・
新しい情報が来ました!!!
ありがとうございます!!!
・・・・・ ・・・・・
・・・・・ ・・・・・
Client 新しい情報が来ました!!! Server
ありがとうございます!!!
こちらも情報を提供します!!!
おおっ!

28. HTTPについて
Request/Response型のアーキテクチャ
•要求に対して応答返す様式
•Server側からClientに直接送信ができない
•ClientがFireWallの背後にいるため
•電話で例えると、着信拒否をかけられているようなもの

29. それぞれの接続方法の特徴
• 接続の継続性
• 接続処理のコスト
• 双方向性
• リアルタイム性

30. 接続の継続性
Ajax
•接続1回に対して、情報の取得処理は多くて1回
•Clientは定期的にServerに接続を行う※1
Comet
• Serverは応答を返すのをできるだけ引き延ばす※2
• Web Serverの本来の動作に反する※3
•引き延ばせる時間に上限があるため、再接続が必要
WebSocket
•一度接続してしまえば、繋ぎっぱなしにできる
•接続が切れない限り、再接続が不要
※1 ポーリングと言います
※2 ロングポーリングと言います
※3 リクエストに対してできるだけ速くレスポンスを返すのが本来の動作

31. 接続処理のコスト
☎ピッポッパッポッパッ
☎リリリ∼ン 電話だ!
☎リリリ∼ン 待って!
☎リリリ∼ン ハイハイハイ
☎ガチャ
Client もしもし Server
はい! サーバです!
接続処理は負荷が高い※1
•AjaxとCometでは高頻度で発生 ※1 通信したい情報に対して
HTTP Headerが大きい
•WebSocketでは一回のみ Serverにとっても負荷が高い

32. 双方向性とリアルタイム性
Ajax
•Client側からのみリアルタイムに送信が可能
•Server側の情報は、Clientが取得しにいく必要がある
•Server側に届いた情報をClientに即時反映できない
•Client側からの送信は、別処理として書くことが多い
Comet
•Server側からリアルタイムに送信が可能
• Client側からの送信はAjaxで別に行う※1
WebSocket
•Server/Clientの双方からリアルタイムに送信が可能
•接続の確立はClientから行う必要がある
※1 Cometのみで双方向通信する方法もありますが、話を単純化するために省略します

33. それぞれの接続方法の特徴
• 接続の継続性 これらを考慮し
• 接続処理のコスト もう一度
• 双方向性 電話の例を
見てみます
• リアルタイム性

34. Ajax
高い負荷 ☎リリリリリ∼ン
新しい情報を
はい
もらえる
新しい情報をください パターン
新しい情報が2件ありました
ありがとうございます ☎ガチャ
一定時間経過(例えば1分) 空白時間
高い負荷 ☎リリリリリ∼ン
Client はい Server
新しい情報をください
新しい情報を
無駄な接続も発生 新しい情報はありませんでした もらえない
ありがとうございます ☎ガチャ パターン

35. Comet
高い負荷 ☎リリリリリ∼ン
新しい情報を
はい
もらえる
新しい情報をください パターン
ちょっと待ってください
あのぉ・・・ ・・・・・
情報は一方向 まだですか? もうちょっと 通知があるまで待機
・・・・・ ・・・・・
Client 新しい情報が来ました!!! Server
受信したら即切断
ありがとうございます ☎ガチャ
高い負荷 ☎リリリリリ∼ン
はい

36. Comet
高い負荷 ☎リリリリリ∼ン
新しい情報を
はい
もらえない
新しい情報をください パターン
ちょっと待ってください
あのぉ・・・ ・・・・・
情報は一方向 まだですか? もうちょっと 通知があるまで待機
・・・・・ ・・・・・
Client あのぉ・・・ ・・・・・ Server
無駄な接続も発生 ☎ツーッツーッツーッ 通話時間の上限
あっ! あっ!
高い負荷 ☎リリリリリ∼ン

37. WebSocket
高い負荷 ☎リリリリリ∼ン
電話は
電話は切らずにお待ちください
繋げたまま
・・・・・ ・・・・・
新しい情報が来ました!!!
ありがとうございます!!!
・・・・・ ・・・・・
・・・・・ ・・・・・
Client 新しい情報が来ました!!! Server
再接続せずに送信
ありがとうございます!!!
双方向性 こちらも情報を提供します!!!
おおっ!

38. client server
Ajax
open
request
response
close
timeout
connection

39. client server
Comet
open
request
response
close
timeout
connection

40. client server
WebSocket
open
from Client
from Server
close
timeout
connection

41. Ajax Comet WebSocket

42. ここまでのまとめ
Ajax
•負荷が高い
•サーバ側の情報取得は定期的
•クライアント側の情報送信は別接続で行うことが多い
Comet
•負荷が非常に高い
•サーバ側の情報取得はリアルタイム
•クライアント側の情報送信は別接続のAjax
WebSocket
•負荷が小さい
•サーバ側の情報取得はリアルタイム
•クライアント側の情報送信も同じ接続内(双方向通信)

43. 本日の内容
•DEMO
•Client・Server間の通信の歴史
•Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketの歴史の概要
•なぜWebSocketなのか
•今すぐ使える技術なのか

44. その前に
仕様の説明

45. 2つの仕様
API
•ブラウザからWebSocketを使うための仕様
•AjaxでいうXMLHttpRequestに相当
•W3Cが策定に関与
•現在勧告候補
Protocol
•WebSocketの通信プロトコル
•ライブラリやブラウザを作るために必要
•AjaxでいうHTTPプロトコルに相当
•IETFが策定に関与
•2011/12/11にRFCの標準化提案になった

46. これまでの歴史の概要
Protocolのバージョン
•ドラフトのバージョン間で互換性がない
•RFC化されたので、混乱も終息するはず
Protocolのセキュリティホール
•古いドラフトにはセキュリティホールがあった
•新しいドラフトでは解決済み
•まだ古いProtocolを使っているブラウザがある
インターネット上の情報は、まだドラフトの情報ばかりのため、
少し歴史を把握していると理解しやすい
※ ドラフト(draft)とは草案のことで、最終決定していない仕様です

47. 本日の内容
•DEMO
•Client・Server間の通信の歴史
•Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketの歴史の概要
•なぜWebSocketなのか
•今すぐ使える技術なのか

48. よくあるネットワーク構成
FireWall
NAT
Proxy
send
send
request
Client response Server
サーバ側から情報を送るには
request/responseでないと届きにくい

49. 通過しやすいProtocolは?
FireWall
NAT
Proxy
HTTP
Telnet
FTP
etc.
Client Server
HTTPが一番届きやすい

50. サーバ側からリアルタイムな
配信が可能なこれまでの技術
Comet
•HTTP上でlong polling
•制御はプログラマやライブラリ
チャットアプリケーションや映像配信
•リアルタイムなProtocolに見える
•実は裏で、AjaxやCometと同じような処理
一部のProtocol
•HTTP以外のProtocolを使用
•ネットワークの設定が必要

51. WebSocketとHTTPの関係
•利用するPort番号はHTTP/HTTPSと同じ※1
•接続処理にHTTPを使う
•接続時のヘッダはほぼHTTP
• セキュアなWebSocketを使うと更に通過しやすい※2
•Upgradeという処理を経てWebSocketに変更
•ネットワーク機器からはHTTPに見える
•ネットワークの設定変更の必要がほとんどない
•ただし、脆弱性対策のためHTTPとの互換性が若干低下
※1 現在の仕様では80番と443番
※2 接続にHTTPSを使うことでBody部が隠匿されるため

52. WebSocketとブラウザの関係
•HTML5関連技術として策定されている
•各ブラウザがWebSocketへの対応を進めている
•ブラウザをバージョンアップするだけで良い
•ブラウザ上のJavaScriptからもAPI経由で使える
•バイナリも扱える
•標準仕様で双方向通信ができるのはWebSocketが初
•ウェブアプリケーションの通信部分の基礎になる可能性

53. ブラウザの対応状況
IE Opera Firefox Safari Chrome

54. draft
version
IE Opera Firefox Safari Chrome
hixie 75 5.0.0 4
hixie 76 11 4
5.0.1 6
hybi 00 (無効※2) (無効※2)
6
hybi 07
(Moz※3)
hybi 09
hybi 10 10 7
14
(Last Call) (PP3※1) (Moz※3)
hybi 17 16
(最新) (Beta)
※1 Platform Preview 3
※2 configで設定を変更する必要がある(設定画面ではない)
※3 ベンダープレフィックスが必要

55. ここまでのまとめ
WebSocketとHTTPの関係
•ネットワーク機器からはHTTPに見える
•ネットワークの設定変更の必要がほとんどない
WebSocketとブラウザの関係
•各ブラウザが対応を進めている
•JavaScriptからも使える
•ウェブアプリケーションの通信の基礎
つまり、既存の環境との互換性が考慮されている

56. 本日の内容
•DEMO
•Client・Server間の通信の歴史
•Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketの歴史の概要
•なぜWebSocketなのか
•今すぐ使える技術なのか

57. WebSocketは
今すぐ使える技術?

58. 今すぐ使える技術?
ブラウザの対応がまだ完全には出揃っていない
•IE10のリリースで、主要なモダンブラウザが全部出揃う
ブラウザのWebSocketの仕様はドラフト
•ドラフトのバージョン間に互換性がない
ノウハウがまだ十分ではない
•ノウハウを自分達で貯めるのか、他の人に依存するのか
商用で本格的に使うにはまだそこそこリスクが高い

59. どうしても使いたい場合
クリティカルなシステムを避ける
•実験的なサービスであれば...
エラーのハンドリングをしっかり!
•Comet等にFallbackする仕組み等
•Cometでも耐えられる負荷に抑える工夫
ClientのDraftのバージョンを制限
•ネイティブアプリやFlashでWebSocket
個人で遊ぶなら十分使える
•遊んでノウハウを得るのはとても有用

60. 商用で使用している例
ピグライフ
•アメーバピグ内のソーシャルゲーム
•ClientにはFlashを使用
WebSocketが使えるホスティングサービス
•Pusher ← 下りのみWebSocket
•Joyent, Node Ninja etc.
Windows
•IIS,WCF,IE等でWebSocketへの対応を進めている

61. まとめ その1
DEMO
•ローカルネットワークでのデモ
Client・Server間の通信の歴史
•新技術の誕生と新手法の発明の繰り返し
Ajax・Comet・WebSocketを比較
•WebSocketは低負荷でリアルタイムな双方向通信
WebSocketの歴史の概要
•RFC化されたので混乱も終息していくはず
•今学ぶなら、歴史を知っておくと理解しやすい

62. まとめ その２
なぜWebSocketなのか
•既存のネットワーク環境が使える
•JavaScriptから扱える
今すぐ使える技術なのか
•商用利用にはまだ少し早い
•条件を満たせば...
•商用例も出てきている

63. ご清聴
ありがとう
ございました