В чем отличие WebSocket от обычных сокетов?

WebSocket — протокол для двусторонней связи поверх TCP/IP, который устанавливает постоянное соединение между клиентом и сервером, позволяя им обмениваться данными в реальном времени.

"Обычные сокеты" (чаще всего имеются в виду классические TCP/IP сокеты) представляют собой низкоуровневый программный интерфейс (API) для сетевого обмена данными. WebSocket использует TCP/IP-сокеты как транспортный уровень, но добавляет поверх них логику протокола для установления и поддержания постоянного соединения в вебе.

Ключевые отличия:

• Протокол уровня приложения: WebSocket — это протокол уровня приложения (Application Layer), разработанный специально для веб-приложений, позволяющий избежать накладных расходов HTTP-соединений (например, постоянного переустановления соединения). "Обычные сокеты" — это API для взаимодействия на транспортном уровне (Transport Layer), не имеющий собственного протокола уровня приложения.
• Установление соединения: WebSocket устанавливает соединение через рукопожатие (handshake) HTTP, которое затем "апгрейдится" до WebSocket-соединения. После этого соединение остается открытым для двусторонней передачи данных. Классические HTTP-соединения, как правило, являются кратковременными (request-response) или используют механизмы типа long polling для имитации постоянства.
• Эффективность: WebSocket значительно снижает накладные расходы (header overhead) по сравнению с HTTP-запросами, так как после установления соединения передаются только сами данные, обернутые в небольшие фреймы WebSocket. Это делает их более эффективными для приложений, требующих частой передачи небольших объемов данных (например, чаты, онлайн-игры).
• Двусторонняя связь: WebSocket обеспечивает полноценную дуплексную связь, позволяя серверу отправлять данные клиенту в любое время без предварительного запроса со стороны клиента. В классическом HTTP взаимодействие инициируется клиентом.
• Интеграция с веб: WebSocket разработан с учетом работы через стандартные веб-порты (80/443) и совместим с существующей веб-инфраструктурой (прокси, фаерволы), что упрощает его развертывание в веб-окружении.

Сравнение в таблице:

Пример использования "обычных сокетов" на Python:

import socket

# Создание TCP сокета
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# Привязка сокета к адресу и порту
server_address = ('localhost', 12345)
server_socket.bind(server_address)

# Ожидание входящих соединений
server_socket.listen(1)
print(f"Ожидание соединения на {server_address}")

# Принятие входящего соединения
connection, client_address = server_socket.accept()
try:
    print(f"Установлено соединение с {client_address}")
    # Получение данных
    data = connection.recv(1024)
    print(f"Получено: {data.decode()}")

    # Отправка данных
    connection.sendall(b"Hello from server!")
finally:
    # Закрытие соединения
    connection.close()
    server_socket.close()

WebSocket поверх "обычных сокетов" добавляет слой протокола для управления кадрами данных, рукопожатием и поддержанием состояния соединения, специфичного для веб-окружения. Реализация WebSocket-сервера в Python обычно полагается на библиотеки типа websockets или Flask-SocketIO.

import asyncio
import websockets

# Обработчик WebSocket-соединения
async def echo(websocket, path):
    print("Установлено WebSocket-соединение")
    try:
        async for message in websocket:
            print(f"Получено: {message}")
            # Отправка ответного сообщения
            await websocket.send(f"Echo: {message}")
    except websockets.exceptions.ConnectionClosedOK:
        print("WebSocket-соединение закрыто")
    except Exception as e:
        print(f"Ошибка: {e}")

# Запуск WebSocket-сервера
start_server = websockets.serve(echo, "localhost", 8765)

# Запуск асинхронного цикла обработки событий
asyncio.get_event_loop().run_until_complete(start_server)
asyncio.get_event_loop().run_forever()