WebSocketでSSL通信。
この投稿ではSSL通信を行うサーバーを試したのでクライアント編。
SSL通信を行うにはWebSocketサーバーへの接続URIが”ws://”ではなく”wss://”になります。

基本的にSSLの検証が通ればソース変更の必要はなし。
C#に関わらず、各WebSocketライブラリはWebSocketの規格に準拠して作られているはずなので、”SSL/TLS Support”とかライブラリのドキュメントに書いてあればSSLが使えるのだと思います。
SSLは通信が安全であるかを証明したうえで通信を行います。.NetFrameworkなどは検証を行う仕組みが存在するので、そこが通ってしまえばソースコードの改修は要らないはずです。

ちゃんとやろうとするとちょっと面倒だし、SSLを使った開発やテストなどの目的で検証を無理やり通してしまうやり方もあるので、ここでは無理やり突破してSSL通信を試します。

WebSocket4Net編
WebSocketインスタンスのAllowUnstrustedCertificateプロパティにtrueを設定します。

            var ws = new WebSocket("wss://192.168.1.22:7681/");
            ws.AllowUnstrustedCertificate = true; // 信頼されない検証を通す

System.Net.WebSockets.ClientWebSocket編
System.Net.WebSockets.ClientWebSocketはWindows8向けです。
下記の記事などを参照に通します。

@IT – SSL通信で信頼されない証明書を回避するには？
http://www.atmarkit.co.jp/fdotnet/dotnettips/867sslavoidverify/sslavoidverify.html

接続前に検証を通すコールバックを設定します。

                    ServicePointManager.ServerCertificateValidationCallback += (s, certificate, chain, sslPolicyError)=>true; // 信頼されない検証を通す

                    await _ws.ConnectAsync(new Uri(textBox1.Text), CancellationToken.None); // WebSocketの接続

ちなみにWebSocket4Netはソケットの接続部分がラップされているので、System.Net.WebSockets.ClientWebSocketと同じ方法ではダメでした。

実行画面(左上:WebSocket4Net,左下:ClientWebSocket,右:libwebsocketsサーバー)

Windows8上でブラウザでのWebSocket(SSL)接続ができず。。。
SSL通信を無理やり通している為か、Windows8上でChrome,FireFox,IEを使用してwssによる接続を試しましたが、どれも接続完了しませんでした。
IE10に関しては無理やり突破すらできないようです。

System.Net.WebSocketsを使用してサーバーを作成。
System.Net.WebSocketsには”WebSocketServer”とか分かりやすい名前はなく、クライアントからの待受はSystem.Net.HttpListenerクラスが行います。これはWebSocketのはじめのハンドシェイクはhttpにより行われることからですね。

詳しいことはMSDNの記事に載っています。

Windows 8 のネットワーク接続　Windows 8 と WebSocket プロトコル
http://msdn.microsoft.com/ja-jp/magazine/jj863133.aspx

上記の記事内のサンプルソースもとても参考になります。

エコーサーバーを作成してみる。
以前作成したSuperWebSocketを使用したサーバーと同じ動作をするものを作成してみます。

ソース

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

using System.Net;
using System.Net.WebSockets;

using System.Diagnostics;

namespace WsEchoServerForWin8
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            StartServer();
            Console.WriteLine("{0}:Server start.\nPress any key to exit.", DateTime.Now.ToString());
            Console.ReadKey();
            Parallel.ForEach(_client,p=>
            {
                if (p.State == WebSocketState.Open) p.CloseAsync(WebSocketCloseStatus.NormalClosure, "", System.Threading.CancellationToken.None);
            });
        }

        /// <summary>
        /// クライアントのWebSocketインスタンスを格納
        /// </summary>
        static List<WebSocket> _client = new List<WebSocket>();

        /// <summary>
        /// WebSocketサーバースタート
        /// </summary>
        static async void StartServer()
        {
            /// httpListenerで待ち受け
            var httpListener = new HttpListener();
            httpListener.Prefixes.Add("http://192.168.1.10:12345/");
            httpListener.Start();

            while (true)
            {
                /// 接続待機
                var listenerContext = await httpListener.GetContextAsync();
                if (listenerContext.Request.IsWebSocketRequest)
                {
                    /// httpのハンドシェイクがWebSocketならWebSocket接続開始
                    ProcessRequest(listenerContext);
                }
                else
                {
                    /// httpレスポンスを返す
                    listenerContext.Response.StatusCode = 400;
                    listenerContext.Response.Close();
                }
            }
        }
        
        /// <summary>
        /// WebSocket接続毎の処理
        /// </summary>
        /// <param name="listenerContext"></param>
        static async void ProcessRequest(HttpListenerContext listenerContext)
        {
            Console.WriteLine("{0}:New Session:{1}", DateTime.Now.ToString(), listenerContext.Request.RemoteEndPoint.Address.ToString());

            /// WebSocketの接続完了を待機してWebSocketオブジェクトを取得する
            var ws = (await listenerContext.AcceptWebSocketAsync(subProtocol:null)).WebSocket;

            /// 新規クライアントを追加
            _client.Add(ws);

            /// WebSocketの送受信ループ
            while (ws.State == WebSocketState.Open)
            {
                try
                {
                    var buff = new ArraySegment<byte>(new byte[1024]);

                    /// 受信待機
                    var ret = await ws.ReceiveAsync(buff, System.Threading.CancellationToken.None);

                    /// テキスト
                    if (ret.MessageType == WebSocketMessageType.Text)
                    {
                        Console.WriteLine("{0}:String Received:{1}", DateTime.Now.ToString(), listenerContext.Request.RemoteEndPoint.Address.ToString());
                        Console.WriteLine("Message={0}", Encoding.UTF8.GetString(buff.Take(ret.Count).ToArray()));

                        /// 各クライアントへ配信
                        Parallel.ForEach(_client,
                            p => p.SendAsync(new ArraySegment<byte>(buff.Take(ret.Count).ToArray()),
                            WebSocketMessageType.Text,
                            true,
                            System.Threading.CancellationToken.None));
                    }
                    else if(ret.MessageType == WebSocketMessageType.Close) /// クローズ
                    {
                        Console.WriteLine("{0}:Session Close:{1}", DateTime.Now.ToString(), listenerContext.Request.RemoteEndPoint.Address.ToString());
                        break;
                    }
                }
                catch
                {
                    /// 例外 クライアントが異常終了しやがった
                    Console.WriteLine("{0}:Session Abort:{1}", DateTime.Now.ToString(), listenerContext.Request.RemoteEndPoint.Address.ToString());
                    break;
                }
            }

            /// クライアントを除外する
            _client.Remove(ws);
            ws.Dispose();
            
        }
    }
}

実行画面

※実行環境はWindows8で、実行するには管理者権限が必要でした。デバッグ時にはVS自体に管理者権限を付加。ホストPC外からの接続待ちには該当Portに対してファイアーウォールの設定を行う必要がありました。

なぜArraySegmentか、という考察。
送受信時に使用しているArraySegmentについて。ArraySegmentなんて初めて使いましたが。ArraySegmentを使う理由は上部の記事(MSDN)と記事内のサンプルソースを読むと分かってきます。サンプルソースではデータ受信時の処理がループを使用し複数回に分けて送られてくることを想定して作られています。SendAsyncに指定しているendOfMessage(3つめパラメータ)が重要で、要は、大きなデータを分割して送信し、最後の送信だけendOfMessage=trueを指定することでデータ送信の終わりを受信側に知らせることができます。受信側は最後のメッセージを受信した時点で1つのデータを完成させるわけですね。ArraySegmentを使用する理由は1次配列の操作をするためだからだでしょう、楽かどうか別として。

WebSocketライブラリによって動作が違う。
文字列”Hello WebSockets World!!”を3回に分けてSendAsyncを使って送信してみます。

string s = "Hello WebSockets World!!";
var sendData = Encoding.UTF8.GetBytes(s);
await ws.SendAsync(new ArraySegment<byte>(sendData.Take(5).ToArray()), WebSocketMessageType.Text, false, System.Threading.CancellationToken.None); // endOfMessage = false
await ws.SendAsync(new ArraySegment<byte>(sendData.Skip(5).Take(5).ToArray()), WebSocketMessageType.Text, false, System.Threading.CancellationToken.None); // endOfMessage = false
await ws.SendAsync(new ArraySegment<byte>(sendData.Skip(5 + 5).ToArray()), WebSocketMessageType.Text, true, System.Threading.CancellationToken.None); // endOfMessage = true

System.Net.WebSockets.ClientWebSocketの動作。
以前作成したClientWebSocketを使用したクライアントでデータを受信した時のトレース。

Receive
Count = 5
Type  = Text
EndOfMessage= False
Msg   = Hello

Receive
Count = 5
Type  = Text
EndOfMessage= False
Msg   =  WebS

Receive
Count = 14
Type  = Text
EndOfMessage= True
Msg   = ockets World!!

ReceiveAsyncが3回呼ばれます。これらはReceiveAsyncが返す戻り値の値ですが、EndOfMessageのフラグが送信通りになっています。

しかし、WebSocket4Netを使用したクライアントでは受信処理は1度だけで送信文字列は完成された状態で受信できます。WebSocket4NetのMessageReceivedイベントで渡ってくる受信データには文字列が格納されている変数しかなく、最後のデータであるかどうかは知るすべはありません。これはWebSocketの仕様に合わせた各ライブラリの仕様上の動作だと思われますが、そのへんは使用するライブラリによりある程度はコーディングなどでフォローするしかないようです。
ちなみに、WebSocket4Netを使用したクライアントはSendAsync間にSleep(or Task.Delay)を入れてあげないと、中途半端な文字列になったりしてうまく受信できませんでした。

System.Net.WebSockets.ClientWebSocketを使用したクライアントが受信した時。

WebSocket4Netを使用したクライアントが受信した時。

今回作成したソースはこちら。

.NET Framework 4.5からサポートされているWebSocketのクライアント版。
これまでHTML5LabsのWCF WebSocketsを使用してきましたが、こちらは開発がストップ（？）しているようで、WebSocketsのプロトコルバージョンも古かったりします。もし、Windows7でWebSocketsを使用したデスクトップアプリケーションを作成する場合はSuperWebSocketsかWebSocket4Netを導入するほうがよいでしょう。

本題のSystem.Net.WebSockets.ClientWebSocketですが、こちらが.NetFrameworkとして実装しているWebSocketsです。サポートOSがWindows8/WindowsServer2012となっておりWindows7はサポートしていません（コーディングはできるが、実行できない）。Windows8は持っていないので体験版を使用してVM上で試してみたい思います。

とりあえずチャットソフト。
とりあえずチャットソフトを作成。ClientWebSocketなので今回はクライアント版。サーバーはとりあえず以前作成したエコーサーバーを使用。

画面

動作画面

ソース

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

using System.Threading;
using System.Net.WebSockets;

namespace WsForm_WCF_ForWin8
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        /// <summary>
        /// Send message buffer size.
        /// </summary>
        const int MessageBufferSize = 256;

        /// <summary>
        /// ClientWebSocket instance.
        /// </summary>
        ClientWebSocket _ws = null;

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        /// <summary>
        /// Server connect.
        /// </summary>
        private async void Connect()
        {
            if (_ws == null)
            {
                _ws = new ClientWebSocket();
            }

            if (_ws.State != WebSocketState.Open)
            {
                await _ws.ConnectAsync(new Uri(textBox1.Text), CancellationToken.None);

                while (_ws.State == WebSocketState.Open)
                {
                    var buff = new ArraySegment<byte>(new byte[MessageBufferSize]);
                    var ret = await _ws.ReceiveAsync(buff, CancellationToken.None);
                    listBox1.Items.Add((new UTF8Encoding()).GetString(buff.Take(ret.Count).ToArray()));
                    listBox1.TopIndex = listBox1.Items.Count - 1;
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// Connect button.
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Connect();
        }

        /// <summary>
        /// Send message button.
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            var buff = new ArraySegment<byte>(Encoding.UTF8.GetBytes(textBox2.Text));
            if (_ws.State == WebSocketState.Open)
            {
                _ws.SendAsync(buff, WebSocketMessageType.Text, true, CancellationToken.None);
            }
        }

        /// <summary>
        /// Close websockets.
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            if ((_ws != null) && (_ws.State == WebSocketState.Open))
            {
                _ws.CloseAsync(WebSocketCloseStatus.NormalClosure, string.Empty, CancellationToken.None);
            }
        }
    }
}

果たしてこれで良いのかどうかわかりませんが、細かいレベルの動作についてはおいおい。。。
尚、MSDNのサンプルを参考にしました。
WebSockets middle-tier sample using　ClientWebSocket
http://code.msdn.microsoft.com/WebSockets-middle-tier-5b2972ce

全然違うコーディング。
これまでやってきたC#のWebSocketsのAPI(接続、送信、受信、接続断)はイベントハンドラを利用して処理をコーディングしましたが、ClientWebSocketはasync/awaitなAPIなので、コードが全然違います。Eventと違い非同期メソッドなので、その処理を待つ・処理後のコールバックなどは自分でコーディングする必要があります。コールバック的なものはawaitの直下の処理であり、この部分は別スレッドからのUIのアクセスにInvoke()が必要ありません。但し、awaitが使用できるのはasyncメソッド内だけだったり、awaitが指定できる処理はTaskを返すメソッドである必要があったり、色々考えて作る必要がありそうです。うーん、これは慣れるのに時間がかかりそう。。。

今回作成したソースはこちら。

引き続きWebSocket。

クライアント側のサーバーから切断されてしまった時の再接続機能をさくっと作ってみた。
基本的にはクローズイベントかエラー発生のイベントで再接続をすれば良い。ただ、APIによって仕様が違ったりする。将来的には実装されるAPIまで標準化されることでしょう。

ここでは画面上にサーバーが送信してくる時刻を常に表示し続けるクライアントを作成します。
画面

C# – WCF WebSockets版

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

using System.ServiceModel.WebSockets;

namespace WsForm_WCF
{
    public partial class Form1 : Form
    {

        /// <summary>
        /// WebSocketsインスタンス
        /// </summary>
        private WebSocket _ws = null;

        /// <summary>
        /// リトライカウンタ
        /// </summary>
        private int _retryCount = 0;

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            /// サーバー接続開始
            Connect();
        }

        /// <summary>
        /// サーバーへ接続する
        /// </summary>
        private void Connect()
        {

            /// listBoxへ文字列を挿入する。
            Action<string> AddText = (s) =>
                {
                    listBox1.Items.Add(s);
                    listBox1.TopIndex = listBox1.Items.Count - 1;
                };

            if (_ws == null)
            {
                AddText("サーバー接続を開始します。");
            }
            _ws = new WebSocket("ws://192.168.1.2:12345");

            /// 文字列受信
            _ws.OnData += (s, e) =>
            {
                AddText(e.TextData);
            };

            /// サーバー接続完了
            _ws.OnOpen += (s, e) =>
            {
                _retryCount = 0;
                AddText("サーバーに接続しました。");
            };

            /// 接続断の発生
            _ws.OnClose += (s, e) =>
            {
                AddText("サーバー接続中..リトライ" + (++_retryCount).ToString() + "回目");

                /// 再接続を試行する
                Connect();
            };

            /// サーバー接続開始
            _ws.Open();

        }
    }
}

C# – WebSocket4Net版

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

using WebSocket4Net;

namespace WsForm_WebSocket4Net
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        /// <summary>
        /// WebSocketsインスタンス
        /// </summary>
        private WebSocket _ws = null;

        /// <summary>
        /// リトライカウンタ
        /// </summary>
        private int _retryCount = 0;

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            /// サーバー接続開始
            Connect();
        }

        /// <summary>
        /// サーバーへ接続する
        /// </summary>
        private void Connect()
        {

            /// listBoxへ文字列を挿入する。
            Action<string> AddText = (s) =>
            {
                this.Invoke(new Action(() =>
                    {
                        listBox1.Items.Add(s);
                        listBox1.TopIndex = listBox1.Items.Count - 1;
                    }));
            };

            if (_ws == null)
            {
                AddText("サーバー接続を開始します。");
            }
            _ws = new WebSocket("ws://192.168.1.2:12345");

            /// 文字列受信
            _ws.MessageReceived += (s, e) =>
            {
                AddText(e.Message);
            };

            /// サーバー接続完了
            _ws.Opened += (s, e) =>
            {
                _retryCount = 0;
                AddText("サーバーに接続しました。");
            };

            /// 接続断の発生
            _ws.Error += (s,e)=>
            {
                AddText("サーバー接続中..リトライ" + (++_retryCount).ToString() + "回目");
                /// 再接続を試行する
                Connect();
            };

            /// 接続断の発生
            _ws.Closed += (s, e) =>
            {
                AddText("サーバー接続中..リトライ" + (++_retryCount).ToString() + "回目");
                /// 再接続を試行する
                Connect();
            };

            /// サーバー接続開始
            _ws.Open();

        }
    }
}

WCF WebSocketsとWebSocket4Netの違いはほぼないものの、エラーハンドリングがあるだけWebSocket4Netはちょっと分かりやすいかもしれません。
WCF WebSocketsのエラー内容はOnClose()のsenderから得ることができます。

            ws.OnClose += (s, e) =>
            {
                Console.WriteLine("Last Error:{0}.", ((WebSocket)s).LastError.ToString());
            };

実行画面

気になったのはエラー発生後、サーバーへの接続を行うsleepは指定していませんが、どれも1秒おきくらいにやっているように見えることです。ちなみに、ブラウザ(Javascript版)では実行環境の違いによって試行までの時間(他のPC環境では10秒おきくらい)が違ったりしました。

おまけ
JavaScript版

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>WebSocket Sample</title>
</head>
<body>
    <div class="page">
        <header>
            <div id="title">
                <h1>WebSocket アプリケーション</h1>
            </div>
        </header>
		<div id="log"></div>
		<script type="text/javascript">
			var ws;
			var retryCount = 0;
			var logCount = 0;
			var connect = function(){
				
				if ("WebSocket" in window) {
					ws = new WebSocket("ws://192.168.1.2:12345");
				} else if ("MozWebSocket" in window) {
					ws = new MozWebSocket("ws://192.168.1.2:12345");
				}

				ws.onmessage = function(event){
				    output(event.data);
				}
				
				if( retryCount > 0 ){
					output("サーバー接続中..リトライ" + retryCount.toString() + "回目");
				}

				
				ws.onopen = function(event){
				    output("サーバーに接続しました。");
				    retryCount = 0;
				}

				ws.onclose = function(event){
					retryCount++;
					connect();
				}

				function output(str){
					document.getElementById("log").innerHTML += str + "<hr />";
					logCount++;
					scroll(0,logCount*100);
				}

				function disconnect(){
					ws.close();
					ws = null;
				}
			}
			
			connect();
		</script>
        </section>
        <footer>
        </footer>
    </div>
</body>
</html>