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游戲引擎基礎（七）（網(wǎng)絡和連線游戲環(huán)境）

第7部份: 網(wǎng)絡和連線游戲環(huán)境

網(wǎng)絡游戲
　　我記得一些年前坐在GDC（游戲開發(fā)者大會）聽負責開發(fā)X-Wing Vs TIE Fighter的家伙們題為“淹沒在Internet” 的演講，全是關于讓網(wǎng)絡游戲?qū)崟r地在Internet上工作的東西。他們選擇那個題目是多么的正確啊。當它開始處理數(shù)據(jù)包的丟失，亂序，潛伏（一個數(shù)據(jù)包發(fā)送到它的目的地所花的時間）等等時，它確實淹沒了。然而它是可能的。對于Internet需要一些聰明和經(jīng)驗，但它是肯定可能的。看看今天大量的連線游戲，從Quake III，Unreal Tournament，Counter Strike一直到EverQuest和Ultima Online。

　　如今大多數(shù)真正有長久生命力的游戲都至少有一些連線成分。最純粹的單人游戲容易玩一次，也許兩次，或者甚至三次如果它是非常好的游戲，但一旦游戲結束，就被束之高閣了。如果你想要有任何長久生命力，那么多人連線游戲就是形勢的核心所在，并且那意味著和Internet打交道，為編碼者打開了那個潘多拉的盒子。

　　那么跟Internet打交道包括些什么呢？首先是要理解Internet是怎么工作的，和點對點與客戶機/服務器體系結構的快速討論。點對點就是你在兩臺機器上運行游戲，并簡單地在它們之間共享輸入。每個單獨的游戲假定它是正確的，并僅僅在它一幀接一幀的刷新中合并來自另外一臺機器的輸入。客戶機/服務器是一臺機器有效地運行游戲，別的機器僅僅是一個終端，接受來自玩家的輸入，并渲染服務器讓它渲染的任何東西。

　　客戶機/服務器的優(yōu)點是每臺機器都將會展現(xiàn)相同的游戲，因為所有的處理都在一個地方完成，沒有跨越多臺機器，你可以不用考慮每臺機器相互之間的同步問題。不足之處是，服務器本身需要有一些重要的CPU可用時間來處理每一個連接的客戶機，和一個合適的網(wǎng)絡連接來確保每一個客戶機及時地接收到它的更新。

了解IP
　　我們都已經(jīng)聽說過TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議），在Web網(wǎng)絡上有大量關于這些協(xié)議的深奧的技術資訊。實際上，在Cisco網(wǎng)站上有一些極好的TCP/IP指導。我們將在較高層面上介紹一些TCP/IP的基本知識，目的是讓你更好地了解使用這些標準協(xié)議的網(wǎng)絡游戲設計者面臨的挑戰(zhàn)。

　　TCP/IP和UDP/IP是兩層的通信協(xié)議系統(tǒng)。IP層負責網(wǎng)際數(shù)據(jù)包的傳輸。UDP或者TCP層將大的數(shù)據(jù)包傳給IP，IP將數(shù)據(jù)包分割為小的子數(shù)據(jù)包，為每個數(shù)據(jù)包加上一個信封，計算出目的地的IP地址，應該如何到達那里，然后將數(shù)據(jù)包發(fā)送到你的ISP，或者不管怎樣你連接到網(wǎng)絡。這實在象是在一張明信片上寫下你要發(fā)送的，貼上郵票，寫上地址，塞進一個郵箱，它就送走了。

　　UDP和TCP是從你編碼者或者游戲接收數(shù)據(jù)包的高層協(xié)議，并決定該如何處理這些數(shù)據(jù)包。UDP和TCP的區(qū)別在于TCP保證數(shù)據(jù)包的傳送和有序，而UDP不保證。UDP是一條直接和IP對話的小路，而TCP是在你和IP之間的一個接口。它像是在你和你的郵件之間有一個管理員助手。使用UDP你會自己為你的信打字，把它們放進一個信封等等。使用TCP你會僅僅向你的管理員口授信稿，管理員會做全部的工作并追蹤確認信件送到了。

　　然而，所有這些令人驚奇的為你完成的工作伴隨著代價。為了確定數(shù)據(jù)包通過Internet完好無損地送到了目的方，TCP期待從目的方為它發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包發(fā)回一個應答包（網(wǎng)絡用語是ACK）。如果它在一定時間內(nèi)沒有收到ACK，它就停止發(fā)送任何新的數(shù)據(jù)包，重新發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)包，并且將繼續(xù)這樣做直到收到目的方的回應。當你訪問一個網(wǎng)頁時，我們都已經(jīng)看到了這種情形，在半途中下載停止了一會然后又重新開始了。可能是一個數(shù)據(jù)包在什么地方丟失了（假定不時ISP的問題），在任何更多的數(shù)據(jù)包被發(fā)送以前TCP要求重新發(fā)送它。

　　這一切的問題是，在認識到出了差錯的發(fā)送者和實際上正在送達的數(shù)據(jù)包之間出現(xiàn)了延遲。有時這能花上數(shù)秒鐘，如果你僅僅只是下載一個文件或一個網(wǎng)頁，這不是什么大礙，但如果這是一個游戲數(shù)據(jù)包而且每秒至少有十次，那么你真的是遇到麻煩了，尤其是因為它停止了其他一切事情。實際上就是這個問題所以幾乎沒有游戲選擇使用TCP作為它們主要的Internet協(xié)議，除非它不是一個實時動作游戲。大多數(shù)游戲使用 UDP--他們不能保證有序或可靠送達，但它確實很快—或者結果是至少通常比TCP/IP更快。現(xiàn)在我們了解這些了，接下來呢？

客戶端預測
　　因為 UDP 明顯的是快速響應游戲的方式，我們將必須自己處理數(shù)據(jù)包的丟失和亂序。邊而且這是技巧所在。不用說出太多的代碼秘密，我就能說有方法。作為開始，有客戶端預言，一個被談論得相當多的詞語。當你作為一個客戶端連接到一個大的服務器，但是不能連貫地看見來自服務器的更新，客戶端預言開始起作用了。正在你的電腦上運行的游戲部分看著你正給它的輸入，并在缺乏來自服務器的任何棄絕信息的情況下，對它認為將繼續(xù)進行的事情作出‘最好的猜測’。它將會顯示被猜測的數(shù)據(jù)，然后當它得到來自服務器的世界的最新狀態(tài)時，改正它自己，如果需要。你可能會對這個方法的效力感到驚訝。大體而言，大部分時間數(shù)據(jù)包不容易丟失—大多數(shù)時候是一秒的幾十分之一，這種情況下游戲沒有太多的時間偏離服務器實際上認為正在發(fā)生的事情。偏離確實會隨著時間變的比較大，大多數(shù)游戲里面有一個超時功能，當出現(xiàn)很長時間沒有來自服務器的聯(lián)絡時就停止游戲。

　　你正在創(chuàng)造的游戲類型在這里有關系 -- 第一人稱射擊游戲不需要這樣有效的客戶端預言，因為它多數(shù)情況下僅僅處理“我在哪兒，我是否要射擊？”。在第三人稱游戲中，你必須更加精確，因此你能夠正確地預測你的角色正在播放的動畫，并且動作流暢。在這種情形中流暢的動畫是完全必要的。Heretic II在這方面有很大的問題，并且是當它開始網(wǎng)絡編碼時Raven一直不得不處理的最困難的事情之一。

　　當然如果你有一個很不錯的網(wǎng)絡連接，比如寬帶連接，那么這個問題就遠沒有那么重要。對比較大的數(shù)據(jù)包有一個更寬的管道，對你的網(wǎng)絡連通時間更快速。事實上，寬帶對于游戲的主要優(yōu)點不比較胖的管道多，但大大減少了延遲，特別是你到ISP的第一跳上。對于56K 調(diào)制解調(diào)器，第一跳典型的延遲是100ms，這已經(jīng)嚴重地增加了你到網(wǎng)絡上任意一臺游戲服務器的潛在連通時間。對于寬帶連接比如像DSL，第一跳的延遲時間多半是20ms。使用Windows中一個叫做TraceRoute（TRACERT.EXE）的命令行程序并指定一個目標IP地址或者域名，你能夠找出你的第一跳的連通時間。仔細觀察第一跳，因為這幾乎總是你到你的ISP的網(wǎng)絡連通時間。并且觀察你在你的ISP的網(wǎng)絡內(nèi)部用了多少跳直到你看見在一個給定跳上列出的一個不同的域名。

　　請注意，寬帶并不總是能解決延遲問題。你仍然受最慢的路由器/服務器和數(shù)據(jù)包從服務器穿越網(wǎng)絡到達你的跳數(shù)（反之亦然）的支配。有一個寬帶連接確實容易緩和這些，但不可能它們最后就消失了。當然，如果你打算要運行某種服務器，你將會需要一個具有足夠快速的向上游的數(shù)據(jù)速率的帶寬，因為僅僅一個調(diào)制解調(diào)器不能夠處理一個服務器產(chǎn)生的負荷。

　　值得一提的是，如果你想要在PS2或者Xbox上面玩網(wǎng)絡游戲，你將需要一個寬帶連接，因為它們兩者都不支持調(diào)制解調(diào)器。

包大小，智能數(shù)據(jù)傳輸，和反作弊
　　別的必須被處理的事情是數(shù)據(jù)包的大小。如果你在一個游戲里面64個人都在跑來跑去相互攻擊，從一臺機器發(fā)送到另外一臺機器的數(shù)據(jù)包能變得相當大，達到了一些調(diào)制解調(diào)器沒有帶寬處理這些數(shù)據(jù)的程度。這正在變得特別和那些有著很大的地表系統(tǒng)的游戲有關。這里增加的問題是，因為你有這個很好的地表系統(tǒng)，你能夠看得很遠，因此能夠看見許多其他游戲玩家，使得你為了精確渲染所需要的來自服務器的數(shù)據(jù)數(shù)量以很快的速率增長。我們能做什么呢？

　　好吧，首先必要的是只發(fā)送絕對必須的東西給任何給定的客戶端，因此他僅僅得到從他的角度觀察游戲所需要的東西。發(fā)送在他視野以外的人們的數(shù)據(jù)沒有一點意義—他將看不見這些。同時，你最好確保只發(fā)送那些每幀之間實際上發(fā)生改變的數(shù)據(jù)。如果一個家伙仍然在播放相同的動畫，重新發(fā)送數(shù)據(jù)沒有意義。當然，如果數(shù)據(jù)包丟失時這確實帶來一些問題，但這就是為什么好的網(wǎng)絡程序員被支付很多金錢，來處理類似這樣的東西。

　　還有一些其他的事情也要處理。最近已經(jīng)有大量的令人苦惱的連線作弊正在發(fā)生。這是某些人修改游戲以給他們不正當利益的地方。盡管嚴格意義上這不是網(wǎng)絡的一部分，但它確實發(fā)生了。有時人們會創(chuàng)作一些模塊，允許他們立即瞄準進入視野的任何人，或者簡單地允許他們看穿墻壁，或者讓其他游戲玩家看不見他們自己。大部份時間這些事情可以在網(wǎng)絡層內(nèi)部或者在服務器上被處理。任何有100%命中率的人被簡單地踢出游戲，因為在人力所及的范圍內(nèi)那是不可能的。

　　游戲開發(fā)者必須盡一切可能制止作弊行為，但很不幸，人做的東西可以被人突破。所有你能做的就是讓作弊變得困難，當確實發(fā)生時去嘗試發(fā)現(xiàn)它。

　　好吧，現(xiàn)在就到這里了。在第8部分中，我們將會看看游戲腳本系統(tǒng)的趣味世界，根據(jù)游戲過程中出現(xiàn)的事件來渲染或使能預先定義的場景和行為，協(xié)助故事敘述。

夢在天涯 2007-12-04 13:24 發(fā)表評論

posted on 2009-04-10 10:44 不會飛的鳥閱讀(128) 評論(0) 編輯收藏引用

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