WebSocketがセッション層で動作することには深い技術的意味があります。

セッション層の核心機能

1. 持続的接続の管理

// WebSocketセッション管理の実装例
class WebSocketSession {
  constructor(url) {
    this.state = 'CONNECTING';
    this.socket = new WebSocket(url);
    
    // セッション層での状態管理
    this.socket.onopen = () => {
      this.state = 'OPEN';
      this.startHeartbeat(); // セッション維持機能
    };
    
    this.socket.onclose = () => {
      this.state = 'CLOSED';
      this.stopHeartbeat();
    };
  }
  
  // セッション層独自の機能
  startHeartbeat() {
    this.heartbeatInterval = setInterval(() => {
      if (this.state === 'OPEN') {
        this.socket.send(JSON.stringify({ type: 'ping' }));
      }
    }, 30000);
  }
}

2. 半二重・全二重通信の制御

// セッション層での通信制御
class WebSocketCommunicationControl {
  constructor(socket) {
    this.socket = socket;
    this.sendQueue = [];
    this.isReceiving = false;
    this.isSending = false;
  }
  
  // 全二重通信の実装
  async sendMessage(message) {
    this.isSending = true;
    try {
      this.socket.send(JSON.stringify(message));
      // 同時に受信も可能（全二重）
    } finally {
      this.isSending = false;
    }
  }
  
  handleReceive(event) {
    this.isReceiving = true;
    const message = JSON.parse(event.data);
    // 送信中でも受信処理が可能（全二重）
    this.processMessage(message);
    this.isReceiving = false;
  }
}

3. セッション同期とエラー回復

// セッション層でのエラー回復
class WebSocketSessionRecovery {
  constructor(url) {
    this.url = url;
    this.lastMessageId = 0;
    this.unacknowledgedMessages = new Map();
    this.connect();
  }
  
  // セッション層での自動再接続
  async reconnect() {
    console.log('Session layer: Attempting reconnection');
    
    // セッション状態の保存
    const sessionState = {
      lastMessageId: this.lastMessageId,
      pendingMessages: Array.from(this.unacknowledgedMessages.values())
    };
    
    this.connect();
    
    // セッション状態の復元
    await this.restoreSession(sessionState);
  }
}

Layer 4（トランスポート層）との関係

TCP接続の上位にWebSocketセッション

// TCP (Layer 4) の基盤の上でWebSocket (Layer 5) が動作
const tcpConnection = {
  // Layer 4: TCP機能
  sequenceNumber: 1000,
  acknowledgmentNumber: 2000,
  windowSize: 8192,
  
  // TCPは信頼性のあるバイトストリームを提供
  send: (data) => { /* TCP segmentation & transmission */ },
  receive: () => { /* TCP reassembly & ordering */ }
};

const websocketSession = {
  // Layer 5: WebSocketセッション機能
  connectionState: 'OPEN',
  
  // TCPストリームの上でWebSocketフレーミング
  sendFrame: (message) => {
    const frame = this.createWebSocketFrame(message);
    tcpConnection.send(frame); // TCP層に委譲
  },
  
  receiveFrame: () => {
    const rawData = tcpConnection.receive(); // TCP層から受信
    return this.parseWebSocketFrame(rawData);
  }
};

Layer 6（プレゼンテーション層）との関係

TLS暗号化の位置づけ

// wss:// での層間連携
const websocketWithTLS = {
  // Layer 6: TLS暗号化
  tlsSession: {
    encrypt: (data) => { /* TLS encryption */ },
    decrypt: (data) => { /* TLS decryption */ }
  },
  
  // Layer 5: WebSocketセッション
  websocketSession: {
    sendMessage: (message) => {
      const frame = this.createFrame(message);
      const encryptedFrame = this.tlsSession.encrypt(frame);
      this.tcpConnection.send(encryptedFrame);
    }
  }
};

次のレッスンへの準備

このOSI層モデルの理解は、次の「HTTP/1.1からHTTP/3までのWebSocket対応」レッスンで以下の発展的トピックの基礎となります。

• HTTP/2での多重化：Layer 5での複数セッション管理
• HTTP/3のQUIC：Layer 4でのUDP活用とWebSocket影響
• バージョン間互換性：各層での後方互換性確保戦略