游戏中的网络同步技术简介

参考资料：
https://gafferongames.com/ Gaffer on games
https://developer.valvesoftware.com/wiki/Source_Multiplayer_Networking 起源引擎网络同步资料
http://fabiensanglard.net/quake3/network.php quake3网络部分代码分析

最近在尝试在Unet的Reliable UDP的基础上，配合Entitas做一个快节奏多人联机游戏，熟悉一下相关的技术。

现在国内的资料指出，网络同步可以分为两大类，分别是帧同步和CS架构的各种同步

帧同步

帧同步大部分情况下应用于RTS游戏，各个客户端基于p2p连接，没有服务器。

帧同步中，客户端与客户端之间互相发送一帧中的“用户输入”。当一个客户端收到其余客户端的所有输入之后，就会根据这些输入进行这一帧的模拟。因此游戏中的延迟跟网络状况最差的那个玩家有关。

这样一来，为了保证每个客户端的游戏进程完全相同，每个客户端中都要保存完整的游戏状态。这也是为什么魔兽3、星际2、风暴英雄等一众帧同步游戏的全图挂无法从根本上禁止的原因。（Dota2是基于状态同步的，所以干掉全图挂是完全没问题的）同时要保证不同的电脑上，同样的输入产生完全同样的输出。

在流量方面，帧同步需要每个客户端之间两两发送指令，因此网络流量随着玩家人数提升增长的非常快。这也是为什么rts游戏中的玩家人数上限较低。

CS架构同步

CS架构引入了一个权威服务器作为各个客户端连接的中心。服务器运行着最核心的逻辑，接收客户端的命令，同步各个客户端的表现。

Gaffer on games中讲了两种同步，分别是快照同步和状态同步。在国内的资料中，一般都统一认为是状态同步（只是同步的内容不同而已）。

快照(Snapshot)同步

快照同步是quake3和起源引擎采用的架构。特点是服务器进行游戏逻辑的模拟，客户端只负责呈现画面。（当引入客户端预测后，就是另一回事了）

快照同步中，有一个用于模拟游戏的服务器和若干客户端。

在客户端上，客户端每帧向服务器发送指令信息，如移动、开火等。服务器发回的则是当前游戏世界的所有实体的“快照”，即当前这一刻的状态。

这样的架构好处在于，每个客户端的延迟情况只和自己的网络情况有关，同时随着玩家人数上升，网络负载提升的只有服务器而已（以及多出来的那个玩家的实体）。

同时服务器也可以有选择的发送快照的内容，比如不发送战争迷雾中的单位的信息，可以很大程度上避免玩家的作弊。

另外因为客户端收到的是快照，如果直接根据快照去更新游戏的话，游戏会变得一卡一卡，除非快照的频率非常高。

为了解决这个问题，可以引入客户端的快照缓存。客户端收到快照后并不立即渲染，而是将其放入一个缓存。通过设定一个延时值，比如0.1秒，客户端的渲染会渲染当前客户端时间减去0.1秒，获取这个时间两侧的快照（一个快照早于这个时间，另一个晚于这个时间），去做内插值。（当因为丢包之类的原因找不到快照用于插值时会做外插值）。

快照同步有许多优化的点，比如状态压缩等，具体就不细讲了。

状态同步

状态同步类似于快照同步，但是客户端不再只负责画面呈现，而是也会进行游戏逻辑的模拟。只在收到服务器发来的游戏状态时对游戏进行纠正。

此时，因为客户端本地也有一定的模拟逻辑，服务器可以只发送一些重要物体的快照，而将不重要的物体的信息交给客户端自行去计算。