Los sockets TPC/IP son lo que hace posible la arquitectura cliente-servidor, aunque no se limitan a eso. En realidad se involucran en todo tipo de comunicación ya que son el mecanismo para la entrega de paquetes de datos entre computadoras.
Un socket queda definido por un par de direcciones IP local y remota, un protocolo de transporte y un par de números de puerto local y remoto.
O sea que teniendo las direcciones IP y los puertos aun puedes escoger que protocolo de transporte quieres usar. El protocolo de transporte puede ser cualquiera de los que pertenezca a la capa de transporte o capa 4. El TCP se encuentra ubicado en esta capa y el protocolo IP se encuentra en la capa 31. Como puedes ver todo esto es a muy bajo nivel ya que el HTTP se encuentra en la capa 7, la capa de aplicación, muy por encima de los sockets.
Básicamente no puedes comparar las peticiones HTTP con los sockets ya que el primero es una especialización del segundo.
En cuanto a las peticiones HTTP y Websockets los dos pueden realizarse usando el protocolo HTTP pero son protocolos diferentes2.
El protocolo WebSocket es un protocolo basado en TCP independiente. Su única relación con HTTP es que el handshake es interpretado por servers HTTP como una petición de Actualización.
Una de las razones por la que se escogió que fuera así es porque normalmente los proxys bloquean todo lo que no se transmite por el puerto 80, el puerto por defecto que usa el HTTP. Cuando el cliente (o navegador por lo general) detecta que hay un proxy usa el método HTTP CONNECT para crear una conexión persistente, de lo contrario usa ws://
o wss://
para conectarse con el servidor. Las conexiones con ws://
y wss://
se establecen en el puerto 80 y 443 respectivamente, exactamente el mismo puerto que el http://
y https://
Los websockets son necesarios ya que el protocolo http fue diseñado desde un principio para no preservar estado entre peticiones (es stateless). ¿Que significa esto? Que cuando haces una petición a un servidor y acto seguido mandas otra, este no es capaz de darse cuenta que las dos tienen relación. Normalmente se usan cookies, javascript y código en el servidor para que este entienda que información esta relacionada, pero en sí el protocolo http no tiene nada que ver con eso. Este sólo dicta que cada petición sea autosuficiente como para que el server pueda responderle, identificando solamente cada par "petición/respuesta". Esta es uno de los puntos mas fuertes del protocolo ya que ha permitido crear múltiples formas se comunicación cliente-servidor como REST y SOAP muy diferentes entre sí.
Algunos tipos de comunicación como por ejemplo un chat requiren que la fuente sea siempre la misma y sea posible saber por ejemplo si se perdió la conexión o se cambió su estado. Mirando las condiciones anteriores del protocolo es un poco complicado lograrlo (aunque no imposible) y de ahí la necesidad de un protocolo como websockets para poder establecer un túnel estable de comunicación entre dos partes. Ten en cuenta que para que la comunicación pueda establecerse ambas partes deben soportar websockets por lo que la mayoría de los frameworks de hoy en día permiten hacer fallback a peticiónes HTTP si websocket no está soportado.
Algunas formas de sustituir websockets con peticiones HTTP inlcuyen
Server Sent Events: Básicamente una petición http que no termina y en la que ambas partes mandan información (ya que la parte de la respuesta sólo termina cuando se cierra la conexión).
Long Pooling: Técnica en la que se envían constantemente peticiones/respuesta a intervalos regulares para que ambas partes actualizen el estado de la conexión y se pasen mensajes. Si una de las partes deja de responder se considera la conexión perdida.
Comet: Conjunto de técnicas que permiten mantener conexión estable usando tecnología PUSH y otras técnicas http.
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Algunos frameworks que implementan websockets:
Nota: La forma del protocolo de red puede ser tan variada que llegó a inventarse el IP sobre palomas mensajeras que se encuentra definido en el rfc2549 :P