浅谈RTS游戏网络同步:3种同步机制模式的实现

发表于2016-05-09
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GameRes游资网授权发布 文 / 王耀威
  RTS游戏有很多,可能大家比较熟悉的有Warcraft III (dota)和 StarCraft,早期西木的沙丘,红色警戒更是rts游戏的鼻祖,带给我们无限的欢乐和回忆。还有当下比较流行lol与dota2,实际上都是孙子辈的游戏了。
  RTS游戏同步很重要,而且同步也能非常稳定地实现。的那么他们到底是怎么做到高频操作又同步的呢?

同步机制
  假设游戏中A,B两个玩家移动,并同时向对方发出射击指令,如果没有合适的同步机制,那么可能出现的情况有:
   A屏幕显示B已经被杀死,B屏幕显示A已经被杀死
  或者在瞄准后确打不到对方
  图中玩家Plyaer1,Plyaer2在两个不同的客户端,表现出不同效果:



  因为网络是有延时的,而每个玩家的网络情况都不尽相同。还有每帧渲染的延迟(早期的计算机性能不够好的时候会出现这个问题)
  同步机制最重要的作用就是解决延迟等可能发生不一致的情况。

同步机制的分类
  Peer-to-peer模式:
  没有服务器,每个玩家互相连接,各自模拟整个流程.典型的lockstep模式
  优点:减少主机带来的延时
  缺点:容易作弊

  

  
Client-Server模式
  所有的操作需经过服务器确认后才能进行客户端模拟,如arpg传奇类都是此架构,如果延时高就会有明显的卡顿。
  优点:服务器是绝对的权威,可以防止作弊,可以做更多的管理与限制
  缺点:服务器变的更复杂,服务器断线,所有玩家断线,属于服务器依赖型。


  早期的RTS游戏大多采用Lockstep方案来设计,像罗马帝国,沙丘之类。
  Lockstep最早用于军队中:


  就是说玩家的数据每个时间段同步一次,同步的走。

标准的lockstep模式
  每个玩家互相连接,整个游戏过程划分成一组turn指令帧,由玩家自我模拟
游戏速度取决于网络最慢的那个玩家
一个玩家掉线不会影响到其他玩家
  
什么是Turn?
  一个turn可以理解成1个回合,相信大家都玩过回合制游戏吧,只是这个turn非常短,大概100MS-200MS。玩家相互之间发送的指令在每个turn间隔发出。


  每个玩家只需要接收指令,并在本地播放指令就可以啦。
  
War3如何运算伤害?
  玩家到底是发送什么指令到主机,主机到底参与了什么计算呢?
  实际上玩家都只需要发送基本的指令如选择单位,移动单位,使用技能1234,点击物品栏1-6,可以通过APM查看软件看到一些基本操作事件。

 

  也就是说所有的一切伤害计算都是在本地计算完成的。
  包括伤害,暴击,命中,刷怪等,只要初始化好随机数种子就可以啦。
  玩家只是发送操作指令,如点击坐标(0,1, 0),左键框选(100,100,50,50)等。
  每个玩家都在模拟全部的流程。
  那么War3到底算不算使用lockstep模式,或者是特殊的client-server?
  其实可以通过几个问题判断出:
  非主机玩家卡是否可以影响到其他玩家,如果不会,那么更可能是client-server模式
可以通过抓包工具拦截网络数据包的流向,来判断是否是peer to peer的连接方式还是只连接到主机(或通过主机强制掉线方式判断)。
  一个外国朋友的回答:


  个人也认为War3是基于Client-Server的一种的特殊模式,主机肯定需要验证一些逻辑。
  主机负责广播每个client的指令,
  这存在两个问题:
  本机(非主机)发出的指令,如果超时或者丢包,是否直接丢弃?
  其他玩家的指令,主机转发未成功确认,如何处理?
 
第一个问题
  1、如果是本机(非主机)发出的指令超时,可以直接丢弃。(如果不丢弃,其他玩家就必须等待结果,这样会导致挂起,而且会非常频繁,这里还有udp协议容易丢包的原因,但是war3好像并没有经常性的挂起)
  还有一种可能,客户端得知之前的turn没有发送成功,把当前这轮的指令和上一轮的指令进行合并,然后一起发出,这样本地客户端就不会有任何的异样了。
  例如玩家移动到A后再移动到B
  上个turn的指令是移动到A点,但是没有发成功,下个turn的指令先移动到A,再移动到B,这样在客户端就不会有丢失的感觉啦,还是可以正常的模拟而不会影响到其他玩家。
  2 收其他玩家的指令超时,那么属于我们自身网络的问题,如果丢弃必将导致游戏进程不同步,所以服务器必须将他们的turn指令都缓存起来,
  或者缓存一部分turn指令集,在我网络稳定的时候,把丢失的那一部分turn指令集发给我,而我只需要下载那个list加快gameupdate就好啦。

关于外挂的问题
  相信玩过魔兽的人基本都用过,实际上像战争迷雾,显示单位等只会保存一个状态值在内存中,只要定位到内存地址,改一下变量值就好了,一般是服务器是不会检测这个的。
  而攻击力,道具数量等,由于大家都需要模拟,你本地修改了,会影响到其他人,程序就会发生蝴蝶效应。
  开图挂应该是这类游戏最常见的了。



  至于现在非常流行的 Dota2 和 英雄联盟,会额外的加入更多服务器来验证和计算一些外部数据,但内部原理是一致的,早期的游戏与现在的网游不可同日而语。

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