Socket Library

成熟度に関する注意: このライブラリは機能しており十分にテストされていますが、公開されたばかりです。開発、内部ツール、管理された環境での使用に適しています。信頼できないネットワーク入力を伴う本番環境へのデプロイは、コードベースが数か月間実際の環境で使用されてからにしてください。

POSIXシステム向けの高性能・例外駆動型ソケットツールキット。TCP、UDP、Unixドメインソケット、HTTP/1.1、HTTP/2、QUIC、WebSocket、TLS/DTLS向けに、クリーンでモダンなC APIを提供します。包括的なエラーハンドリング、ゼロコピーI/O、クロスプラットフォームのイベントポーリングを備えています。

機能

コアネットワーキング

• TCPストリームソケット - 高機能なTCPクライアント/サーバー、スキャッター/ギャザーI/O
• UDPデータグラムソケット - コネクションレスモードとコネクション指向モード、マルチキャスト/ブロードキャスト
• Unixドメインソケット - ピア資格情報サポート、ファイルディスクリプタ受け渡しを備えたIPCソケット
• TLS 1.3サポート - モダンなTLS、SNI、ALPN、セッション再開、CRL/OCSP、証明書ピンニング、Certificate Transparency（CT）、kTLSオフロード、0-RTT早期データ、KeyUpdate
• DTLS 1.2+サポート - クッキー交換によるDoS保護、セッションキャッシング、ALPNを備えたセキュアUDP

HTTPプロトコルスタック

• HTTP/1.1 - テーブル駆動型DFAパーサー（RFC 9112）、チャンク転送エンコーディング、リクエストスマグリング防止
• HTTP/2 - バイナリフレーミング、ストリーム多重化、フロー制御、サーバープッシュ（RFC 9113）
• HPACK - 静的/動的テーブルを用いたヘッダー圧縮、ハフマン符号化（RFC 7541）
• QPACK - HTTP/3ヘッダー圧縮（RFC 9204）、2ストリームアーキテクチャ、ブロックされたストリーム管理
• HTTPクライアント - コネクションプーリング、認証（Basic/Digest/Bearer）、クッキー（RFC 6265）
• HTTPサーバー - イベント駆動型リクエスト処理、キープアライブ、グレースフルシャットダウン

QUICトランスポート

• RFC 9000準拠 - 完全なQUIC v1トランスポートプロトコル実装
• コネクション管理 - コネクションIDローテーション、ステートレスリセット、アドレス検証
• ストリーム多重化 - 双方向および単方向ストリーム、フロー制御
• ロス検出 - RFC 9002輻輳制御およびロスリカバリ
• パスマイグレーション - ネットワーク変更に伴うシームレスなコネクション移行
• 0-RTT再開 - 早期データサポートによる高速再接続

QUIC-TLS（RFC 9001）

• パケット保護 - AEAD暗号化（AES-128-GCM、AES-256-GCM、ChaCha20-Poly1305）
• ヘッダー保護 - パケット番号暗号化のためのAES-ECB/ChaCha20マスク生成
• 鍵導出 - クライアントDCIDからのHKDFベースの初期秘密、ハンドシェイク/トラフィック鍵
• 鍵更新 - 鍵フェーズビットローテーション、AEAD秘匿性限界（RFC 9001 §6）
• 再送信インテグリティ - 再送信パケットのAEADタグ検証（RFC 9001 §5.8）
• トランスポートパラメータ - QUIC設定交換用TLS拡張（タイプ0x39）

QPACK（RFC 9204）

• ヘッダー圧縮 - HTTP/3ヘッダー圧縮による先頭ブロッキング回避
• 2ストリームアーキテクチャ - エンコーダーストリーム（0x02）とデコーダーストリーム（0x03）を分離
• 動的テーブル - 絶対インデックス方式、エンコーダー相対方式、フィールド相対方式
• 静的テーブル - 99の事前定義エントリ（RFC 9204 Appendix A）
• 状態同期 - セクション確認応答、ストリームキャンセル、挿入カウント増分
• ブロックされたストリーム管理 - SETTINGSネゴシエーションによる設定可能なブロックストリーム制限

WebSocket

• RFC 6455準拠 - 完全なWebSocketプロトコル実装
• permessage-deflate - zlibによる圧縮拡張（RFC 7692）
• インクリメンタルUTF-8 - DFAベースのテキストフレーム検証
• 自動Ping/Pong - タイマー統合による設定可能なハートビート

プロキシトンネリング

• HTTP CONNECT - Basic認証によるプロキシトンネリング
• SOCKS4/4a - レガシーSOCKSサポート
• SOCKS5 - RFC 1928/1929、ユーザー名/パスワード認証
• 非同期API - ステートマシンによるノンブロッキングプロキシ接続

イベントシステム

• クロスプラットフォームポーリング - epoll（Linux）、kqueue（BSD/macOS）、poll フォールバック
• エッジトリガーモード - 高性能なイベント通知
• 非同期I/O - io_uring（Linux 5.1+）、kqueue AIO（BSD/macOS）
• タイマー - ワンショットおよび繰り返し、O(log n)ミンヒープ

コネクション管理

• コネクションプーリング - ハッシュテーブルによるO(1)ルックアップ、コネクションごとのI/Oバッファ
• Happy Eyeballs - RFC 8305デュアルスタックIPv4/IPv6接続レーシング
• 自動再接続 - サーキットブレーカーパターンによる指数バックオフ
• グレースフルシャットダウン - タイムアウト保証付きプールドレイン用ステートマシン

セキュリティ強化

• SYNフラッド保護 - レピュテーションスコアリング、スロットリング、カーネル統合
• IP単位の追跡 - クライアントごとの接続制限とレート制限
• レート制限 - トークンバケットアルゴリズムによる接続数および帯域幅の制限
• リクエストスマグリング防止 - RFC準拠の厳格なHTTPパース

DNS解決

• 非同期リゾルバー - スレッドプールとクエリ多重化によるノンブロッキング解決
• DNS-over-TLS（DoT） - RFC 7858/8310暗号化DNS、機会主義的/厳格モード
• DNS-over-HTTPS（DoH） - RFC 8484 HTTPS経由のDNSクエリ（POST/GETメソッド）
• DNSSEC検証 - RFC 4033-4035信頼の連鎖、NSEC/NSEC3による認証された否定応答
• DNSクッキー - RFC 7873 EDNS0によるスプーフィング保護
• ネガティブキャッシング - RFC 2308に従った適切なNXDOMAIN/NODATA処理
• 拡張DNSエラー - RFC 8914詳細エラーコード

インフラストラクチャ

• 例外ベースのエラー - TRY/EXCEPT/FINALLYによるクリーンなエラー伝搬
• シンプルAPI - 戻りコードベースの便利レイヤー（TRY/EXCEPT不要で一般的操作を実行）
• アリーナメモリ管理 - オーバーフロー保護付き効率的な割り当て
• 循環バッファI/O - ネットワーク操作のためのゼロコピーバッファリング
• 非同期I/O - プラットフォーム最適化された非同期操作（io_uring/kqueue）
• UTF-8検証 - WebSocketテキストフレーム向けセキュリティ重視のUTF-8処理
• 汎用リトライフレームワーク - ジッター付き指数バックオフによるレジリエントな操作
• IP単位の接続追跡 - クライアントIPごとの接続制限とレート制限
• ゼロコピーI/O - プラットフォーム最適化されたsendfile()とスキャッター/ギャザーI/O
• 可観測性 - プラグイン可能なロギング、Prometheus/StatsD/JSONメトリクスエクスポート、イベントディスパッチ
• 暗号ユーティリティ - SHA-1/256、HMAC、Base64、安全な乱数

プラットフォーム要件

• POSIX準拠システム（Linux、BSD、macOS）
• C11コンパイラ（GNU拡張あり）
• POSIXスレッド（pthread）によるスレッドセーフ操作
• カーネルのIPv6サポート（デュアルスタックソケット用）
• Windowsには非対応（Winsockアダプテーションレイヤーがない場合）

プラットフォーム固有の機能

機能	Linux	BSD/macOS	フォールバック
イベントポーリング	epoll	kqueue	poll(2)
非同期I/O	io_uring（5.1+）	kqueue AIO	エッジトリガー
TCP Fast Open	3.7+	10.0+/10.11+	無効
輻輳制御	設定可能	-	-
ピア資格情報	SO_PEERCRED	LOCAL_PEERCRED	-
SYN保護	TCP_DEFER_ACCEPT	SO_ACCEPTFILTER	ユーザースペース

TLS/DTLS要件

• OpenSSL 1.1.1+ または LibreSSL（TLS 1.3対応）
• デフォルトでTLS 1.3のみ（設定可能）
• 安全なUDPには最低DTLS 1.2

クイックスタート

ビルド```bash

Basic build

cmake -S . -B build cmake --build build -j

Run tests

cd build && ctest --output-on-failure

Build with TLS support (auto-detects OpenSSL/LibreSSL)

cmake -S . -B build -DENABLE_TLS=ON

Build with sanitizers for debugging

cmake -S . -B build -DENABLE_SANITIZERS=ON

Build with fuzzing support (requires Clang)

cmake -S . -B build -DENABLE_FUZZING=ON -DCMAKE_C_COMPILER=clang

### 基本的なTCPサーバー```c
#include "socket/Socket.h"
#include "core/Except.h"
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    Socket_T server = Socket_new(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    
    TRY
        Socket_setreuseaddr(server);
        Socket_bind(server, NULL, 8080);
        Socket_listen(server, 128);
        printf("Server listening on port 8080...\n");
        
        while (1) {
            Socket_T client = Socket_accept(server);
            if (client) {
                char buf[1024];
                ssize_t n = Socket_recv(client, buf, sizeof(buf) - 1);
                if (n > 0) {
                    buf[n] = '\0';
                    Socket_sendall(client, buf, n);
                }
                Socket_free(&client);
            }
        }
    EXCEPT(Socket_Failed)
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", Socket_GetLastError());
    END_TRY;
    
    Socket_free(&server);
    return 0;
}

基本的なTCPクライアント```c

#include "socket/Socket.h" #include "core/Except.h" #include <stdio.h> #include <string.h>

int main(void) { Socket_T client = Socket_new(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

TRY
    Socket_connect(client, "127.0.0.1", 8080);
    printf("Connected to server\n");
    
    const char *msg = "Hello, Server!";
    Socket_sendall(client, msg, strlen(msg));
    
    char buf[1024];
    ssize_t n = Socket_recvall(client, buf, strlen(msg));
    buf[n] = '\0';
    printf("Received: %s\n", buf);
EXCEPT(Socket_Failed)
    fprintf(stderr, "Error: %s\n", Socket_GetLastError());
EXCEPT(Socket_Closed)
    fprintf(stderr, "Connection closed\n");
END_TRY;

Socket_free(&client);
return 0;

}

### 便利関数（ワンコールセットアップ）

一般的なユースケースでは、便利関数によりソケットのセットアップが簡素化されます:```c
#include "socket/Socket.h"
#include "socket/SocketDgram.h"

/* TCP Server - one call creates listening socket */
Socket_T server = Socket_listen_tcp("0.0.0.0", 8080, 128);
while (running) {
    Socket_T client = Socket_accept_timeout(server, 1000);  // 1s timeout
    if (client) handle_client(client);
}
Socket_free(&server);

/* TCP Client with timeout - one call connects */
Socket_T client = Socket_connect_tcp("api.example.com", 443, 5000);  // 5s timeout
Socket_sendall(client, request, len);
Socket_free(&client);