英文原文地址 Fast-Paced Multiplayer (Part I): Client-Server Game Architecture
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介绍
本文是探索快节奏的多人游戏系列文章的第一篇，这个系列主要有关快节奏的多人游戏的相关技术和算法。如果您熟悉有关多人游戏的概念，您可以安全地跳到本系列的下一篇文章 - 以下是介绍性讨论。
开发任何类型的游戏本身都极具挑战性， 然而，多人游戏更是增加了一组全新的需要解决的难题。有趣的是，核心问题是人性和物理！
外挂的问题
这一切都始于外挂。
作为一个游戏开发者，您通常不关心玩家是否在单人游戏中开挂 --他的行为不会影响除他之外的任何人。开挂的玩家可能无法完全按照您的计划体验游戏，但由于这是他们的游戏，他们有权以任何他们喜欢的方式玩游戏。
然而，多人游戏却不同。在任何竞争游戏中，开挂的玩家不仅仅是让自己的体验更好，而且还会让其他玩家的体验变得更糟。作为开发者，您可能希望避免这种情况，因为它往往会逼走您的游戏玩家。
有许多事情可以防止外挂，但最重要的一个（可能是唯一真正有意义的一个）很简单：不要相信玩家。总是假设最坏的 – 玩家总会试图作弊。
权威的服务器和愚蠢的客户端
这引出了一个看似简单的解决方案 - -您可以让游戏中的所有内容都发生在您控制的中央服务器中，并使客户成为游戏的特权观众。换句话说，您的游戏客户端将输入（按键，命令）发送到服务器，服务器运行游戏，然后将结果发送回客户端。这通常称为使用权威服务器 ，因为关于世界上发生的所有事情的唯一权威是服务器。
当然，玩家可以利用您的服务器漏洞，但这超出了本系列文章的范围。使用权威服务器的确可以防止各种各样的黑客攻击。例如，您不应该信任客户端所告知的玩家的血量信息；因为被黑的客户端可以修改其值的本地副本，并告诉玩家它具有10000％的血量状况，但服务器知道它只有10％ – 当玩家受到攻击时，它将会死亡，无论被黑客改成了什么。
您也不相信玩家在世界上的地位。如果你这样做了，一个被黑的客户端会告诉服务器 “我在（10,10）”，一秒钟后**“ 我在（20,10） ”，可能穿过一堵墙或比其他玩家移动更快。相反，服务器知道玩家在（10,10），客户端告诉服务器“ 我想向右移动一个方格 ”，服务器用（11,10）的新玩家位置更新其内部状态，然后回复玩家“ 你在（11,10） ”**：
总之：游戏状态仅由服务器管理。客户端将其操作发送到服务器。服务器定期更新游戏状态，然后将新游戏状态发送回客户端，客户端只是在屏幕上呈现它。
处理网络
愚蠢的客户端方案适用于基于慢回合的游戏，例如策略游戏或扑克。它也适用于局域网设置，在所有实际应用中，通信都是即时的。但是，当用于通过互联网等网络进行快节奏的游戏时，这会被打破。
我们来谈谈物理。假设你在旧金山，连接到纽约的服务器。那是大约4,000公里，或2,500英里（大约是里斯本和莫斯科之间的距离）。没有什么比光更快，即便是互联网上的字节（在较低级别是光脉冲，电缆中的电子或电磁波）。光以大约300,000 km / s的速度行进，因此穿过4,000 km需要13 ms。
这可能听起来非常快，但它实际上是一个非常乐观的设置 – 它假设数据以直线路径的光速传播，通常却不是这种情况。在现实生活中，数据经历了从路由器到路由器的一系列跳转（在网络术语中称为 跳跃），其中大多数都不是在光速下进行的，路由器自身会引入一些延迟，因为必须复制，检查和重新路由数据包。
为了方便讨论，我们假设从客户端到服务器的数据需要50毫秒。这接近最佳情况 - 如果您在纽约连接到东京的服务器会发生什么？如果出于某种原因网络拥塞怎么办？延迟100,200甚至500毫秒并非闻所未闻。
回到我们的示例，您的客户端向服务器发送一些输入 （“ 我按下右箭头 ”） 。服务器在50毫秒后获得它。假设服务器处理请求并立即发回更新的状态。您的客户端在50毫秒后获得新游戏状态 （“ 您现在处于（1,0） ”）。
从你的角度来看，发生了什么事情是你按下右箭头但是没有发生任何事情，只有十分之一秒; 然后你的角色终于向右移动了一个方格。 你的输入与其后果之间的感知 滞后可能听起来并不多，但它是显而易见的 - 当然，延迟半秒不仅明显，它实际上使游戏无法玩了。
总结
网络多人游戏非常有趣，但引入了一系列全新的挑战。权威的服务器架构非常擅长阻止大多数作弊，但直接的实现可能会使游戏对玩家而言反应迟钝。
在接下的文章中，我们将探讨如何构建基于权威服务器的系统，同时最大限度地减少玩家所经历的延迟，使其几乎与本地或单人游戏无法区分。