ソケットとは？種類などをわかりやすく解説

ソケットは、コンピュータネットワークにおける通信の基盤となるソフトウェア抽象化層である。アプリケーション層とネットワーク層間の仲介役として、データ送受信の処理を担う。

ソケットの種類

ソケットには大きく2種類存在する。

1. ネットワークソケット

ネットワークソケットは、異なるコンピュータ間におけるデータ通信を実現する。TCP/IPモデルにおけるトランスポート層に属し、IPアドレスとポート番号の組み合わせによって特定の通信相手を識別する。

1.1. ソケットの種類と特徴

ネットワークソケットには、主に以下の種類が存在する。

• ストリームソケット: 双方向のデータ通信に適しており、信頼性の高いデータ送信を実現する。TCPプロトコル上で動作し、Webブラウジングやメール送受信など、多くのアプリケーションで使用される。
• データグラムソケット: メッセージ単位のデータ通信に適しており、UDPプロトコル上で動作する。送信順序の保証やエラーチェックは行われないが、処理速度が速いため、音声通話や動画ストリーミングなど、リアルタイム性が求められるアプリケーションで使用される。
• シーケンシャルパケットソケット: 信頼性の高いデータ通信とリアルタイム性の両立を目的としたソケットである。TCP/IPモデルの上位層で動作する独自の通信プロトコルを用い、順序制御やエラーチェックを行いながら、高速なデータ送信を実現する。

1.2. ソケット通信の仕組み

ネットワークソケットを用いた通信は、以下の手順で実行される。

1. ソケットの作成: アプリケーションは、ソケット関数を呼び出すことで、通信用のソケットを作成する。
2. ソケットの接続: ソケットにIPアドレスとポート番号を割り当て、接続先となるソケットを指定する。
3. データの送受信: send()やrecv()などの関数を用いて、データを送受信する。
4. ソケットのクローズ: 通信が終了したら、close()関数を呼び出してソケットを閉じる。

2. プロセス間ソケット

プロセス間ソケットは、同一コンピュータ上の異なるプロセス間でデータ通信を行うためのソケットである。ネットワークソケットと同様の機能を提供するが、ネットワーク通信のオーバーヘッドが発生しない点が特徴である。

2.1. プロセス間ソケットの種類

プロセス間ソケットには、以下の種類が存在する。

• UNIXドメインソケット: Unix系オペレーティングシステムで使用されるソケットである。ファイルパスを用いて通信相手を指定するため、ネットワークソケットよりも高速な通信が可能である。
• 共有メモリ: 複数のプロセスが同一のメモリ領域を共有することで、データ通信を行う方法である。高速な通信速度を実現できるが、メモリ管理やセキュリティ対策に注意が必要である。
• パイプ: 親プロセスと子プロセス間でデータ通信を行うための手段である。簡易的なデータ通信に適しており、コマンドラインインターフェースなどでよく用いられる。

2.2. プロセス間ソケットの利用例

プロセス間ソケットは、以下のような用途で利用される。

• マルチスレッド処理: アプリケーション内の異なるスレッド間でデータを共有したり、処理を同期するために利用される。
• IPC (Inter-Process Communication): 異なるプロセス間でデータを送受信したり、制御情報を交換するために利用される。
• クライアントサーバモデル: サーバプロセスとクライアントプロセス間で通信を行うために利用される。