英文原文地址 Fast-Paced Multiplayer (Part I): Client-Server Game Architecture
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介紹
本文是探索快節奏的多人遊戲系列文章的第一篇，這個系列主要有關快節奏的多人遊戲的相關技術和算法。如果您熟悉有關多人遊戲的概念，您可以安全地跳到本系列的下一篇文章 - 以下是介紹性討論。
開發任何類型的遊戲本身都極具挑戰性， 然而，多人遊戲更是增加了一組全新的需要解決的難題。有趣的是，核心問題是人性和物理！
外掛的問題
這一切都始於外掛。
作爲一個遊戲開發者，您通常不關心玩家是否在單人遊戲中開掛 --他的行爲不會影響除他之外的任何人。開掛的玩家可能無法完全按照您的計劃體驗遊戲，但由於這是他們的遊戲，他們有權以任何他們喜歡的方式玩遊戲。
然而，多人遊戲卻不同。在任何競爭遊戲中，開掛的玩家不僅僅是讓自己的體驗更好，而且還會讓其他玩家的體驗變得更糟。作爲開發者，您可能希望避免這種情況，因爲它往往會逼走您的遊戲玩家。
有許多事情可以防止外掛，但最重要的一個（可能是唯一真正有意義的一個）很簡單：不要相信玩家。總是假設最壞的 – 玩家總會試圖作弊。
權威的服務器和愚蠢的客戶端
這引出了一個看似簡單的解決方案 - -您可以讓遊戲中的所有內容都發生在您控制的中央服務器中，並使客戶成爲遊戲的特權觀衆。換句話說，您的遊戲客戶端將輸入（按鍵，命令）發送到服務器，服務器運行遊戲，然後將結果發送回客戶端。這通常稱爲使用權威服務器 ，因爲關於世界上發生的所有事情的唯一權威是服務器。
當然，玩家可以利用您的服務器漏洞，但這超出了本系列文章的範圍。使用權威服務器的確可以防止各種各樣的黑客攻擊。例如，您不應該信任客戶端所告知的玩家的血量信息；因爲被黑的客戶端可以修改其值的本地副本，並告訴玩家它具有10000％的血量狀況，但服務器知道它只有10％ – 當玩家受到攻擊時，它將會死亡，無論被黑客改成了什麼。
您也不相信玩家在世界上的地位。如果你這樣做了，一個被黑的客戶端會告訴服務器 “我在（10,10）”，一秒鐘後**“ 我在（20,10） ”，可能穿過一堵牆或比其他玩家移動更快。相反，服務器知道玩家在（10,10），客戶端告訴服務器“ 我想向右移動一個方格 ”，服務器用（11,10）的新玩家位置更新其內部狀態，然後回覆玩家“ 你在（11,10） ”**：
總之：遊戲狀態僅由服務器管理。客戶端將其操作發送到服務器。服務器定期更新遊戲狀態，然後將新遊戲狀態發送回客戶端，客戶端只是在屏幕上呈現它。
處理網絡
愚蠢的客戶端方案適用於基於慢回合的遊戲，例如策略遊戲或撲克。它也適用於局域網設置，在所有實際應用中，通信都是即時的。但是，當用於通過互聯網等網絡進行快節奏的遊戲時，這會被打破。
我們來談談物理。假設你在舊金山，連接到紐約的服務器。那是大約4,000公里，或2,500英里（大約是里斯本和莫斯科之間的距離）。沒有什麼比光更快，即便是互聯網上的字節（在較低級別是光脈衝，電纜中的電子或電磁波）。光以大約300,000 km / s的速度行進，因此穿過4,000 km需要13 ms。
這可能聽起來非常快，但它實際上是一個非常樂觀的設置 – 它假設數據以直線路徑的光速傳播，通常卻不是這種情況。在現實生活中，數據經歷了從路由器到路由器的一系列跳轉（在網絡術語中稱爲 跳躍），其中大多數都不是在光速下進行的，路由器自身會引入一些延遲，因爲必須複製，檢查和重新路由數據包。
爲了方便討論，我們假設從客戶端到服務器的數據需要50毫秒。這接近最佳情況 - 如果您在紐約連接到東京的服務器會發生什麼？如果出於某種原因網絡擁塞怎麼辦？延遲100,200甚至500毫秒並非聞所未聞。
回到我們的示例，您的客戶端向服務器發送一些輸入 （“ 我按下右箭頭 ”） 。服務器在50毫秒後獲得它。假設服務器處理請求並立即發回更新的狀態。您的客戶端在50毫秒後獲得新遊戲狀態 （“ 您現在處於（1,0） ”）。
從你的角度來看，發生了什麼事情是你按下右箭頭但是沒有發生任何事情，只有十分之一秒; 然後你的角色終於向右移動了一個方格。 你的輸入與其後果之間的感知 滯後可能聽起來並不多，但它是顯而易見的 - 當然，延遲半秒不僅明顯，它實際上使遊戲無法玩了。
總結
網絡多人遊戲非常有趣，但引入了一系列全新的挑戰。權威的服務器架構非常擅長阻止大多數作弊，但直接的實現可能會使遊戲對玩家而言反應遲鈍。
在接下的文章中，我們將探討如何構建基於權威服務器的系統，同時最大限度地減少玩家所經歷的延遲，使其幾乎與本地或單人遊戲無法區分。