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[게임 서버] 5.2 게임 플레이 네트워킹

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📦 5. 게임 네트워킹

👉🏻 2. 게임 플레이 네트워킹

🌐 레이턴시에 영향을 주는 요인들

주요 원인:

  • 서버가 멀리 있는 경우
  • 클라우드 서버에서 다른 가상 머신이 CPU 사용량을 잠식하는 경우
  • 패킷 드롭으로 인한 재송신
  • 인구가 낮은 국가
  • 무선 네트워크인 경우 레이턴시/패킷 드롭률 증가

🎮 1. 모든 역할을 서버에서 하기

---
config:
  look: handDrawn
  theme: dark
  layout: dagre
---
sequenceDiagram
	participant C as 클라이언트
	participant S as 서버

	C->>S: user input()
	S->>C: multimedia output()

특징:

  • 가장 오래된 방식이다
    • MUD 게임에서나 썼고, 현대 게임에서는 어림도 없다

역할 분담:

클라이언트 역할:

  1. 사용자 입력 (키 입력, 마우스 좌표)
  2. 화면 출력

서버 역할:

  1. 게임 로직 연산
  2. 화면 렌더링 (그래픽 데이터 보유)
  3. 화면 송출 (비디오 스트리밍)

🖼️ 2. 렌더링은 클라이언트에서

---
config:
  look: handDrawn
  theme: dark
  layout: dagre
---
sequenceDiagram
	participant C as 클라이언트
	participant S as 서버

	S->>C: world state()
	C->>S: user input()
	S->>C: world state delta()
	C->>S: user input()
	S->>C: world event()

특징:

  • 렌더링을 위한 최소 정보인 게임 월드 상태만 클라이언트에게 보내고, 월드 상태 연산은 서버가 함
  • 렌더링은 클라이언트가 수행하고, 그래픽 리소스는 클라이언트가 가짐
  • 서버와 클라이언트의 월드 상태를 동기화하여 동일하게 유지

동작 과정:

  1. 클라이언트에게 씬 상태 (모든 캐릭터 위치, 기타 정보)를 전송한다
  2. 클라이언트가 행동을 취하면, 메시지로 만들어 서버에 전송한다
  3. 월드 상태가 변하면, 변한 부분만 클라이언트에게 전송한다
  4. 2-3번 반복

📍 이벤트 유형

지속성 이벤트:

  • 씬의 상태에 영구적 변화를 가하는 것
  • 예: 이동, 생성, 소멸, 변경

단발성 이벤트:

  • 씬의 상태에 일시적 변화를 가하는 것
  • 예: 수류탄 (생성→폭발→소멸→파티클): 항상 동일

⚠️ 원활한 작동을 위한 문제와 해결

이상적인 과정:

  1. 서버는 1/60초마다 월드 상태 업데이트
  2. 서버는 클라이언트에게 1/60초마다 월드 상태 변화 전송
  3. 클라이언트는 수신 데이터를 자기 월드 상태에 반영하고, 다음 렌더링 프레임에서 렌더링 진행

문제점 1:

  • 서버/클라이언트 간의 레이턴시가 1/60초보다 낮으며 균일해야 한다

해결법 1:

  • 전송 텀을 더 길게 잡는 대신, 끊기는 값에 대해 상태 값 보정을 사용한다
  • 상태 값 보정에는 선형 보간/스플라인이 있다

문제점 2:

  • 그렇더라도 레이턴시로 인해 한 템포 늦어 보인다

해결법 2:

  • 이를 위해 추측 항법을 사용한다

🎯 3. 추측항법

기본 개념:

  • 레이턴시로 인해 상대의 위치가 한 템포 늦었다
  • 지나간 약간의 시간만큼 위치 정보를 예측해주면 된다

⏱️ 레이턴시 측정

라운드 트립 레이턴시 (RTT):

  1. 기기 A에서 기기 B에 패킷을 보낸다
  2. 기기 B가 패킷을 받으면, 기기 A에게 패킷을 보낸다
  3. 기기 A는 (현재 시간 - A가 보낸 시간) / 2를 구한다

🧮 추측 항법 과정

변수 정의:

  • 송신자 측 위치: P0
  • 수신자 측 위치: P
  • 레이턴시: a

t=0 시점:

  • 송신자: P0(t=0)
  • 수신자는 P(t=0+a)를 모름
  • 예측: P(t=0+a) = P0(t=0) + a * V0(t=0)

t=1 시점:

  • 송신자: P0(t=1)
  • 다시 예측: P(t=1+a) = P0(t=1) + a * V0(t=1)

문제점:

  • P(t=0+a+?): 기존에 예측 중이던 위치
  • P(t=1+a): 원본 위치를 기준으로 다시 예측한 위치
  • 예측한 것이기에 동일할 수가 없다

해결법:

  • P_follow: 새로운 위치 값 (실제 렌더링 위치)
  • P_target: 예측된 목표 위치
  • P_follow는 P_target을 향해 선형 보간하며 이동한다

🎭 레이턴시 마스킹

정의:

  • 레이턴시로 발생하는 문제를 감추는 방법을 레이턴시 마스킹이라고 한다

🧐 정리

방식 장점 단점 사용 예시
서버 전담 보안 완벽 엄청난 레이턴시 MUD, 텍스트 게임
클라 렌더링 레이턴시 감소
보안 유지		 동기화 복잡 현대 온라인 게임
추측항법 부드러운 움직임 예측 오차 FPS, MMORPG

핵심 기술:

  • 상태 값 보정 (선형 보간)
  • 추측 항법 (위치 예측)
  • 레이턴시 마스킹

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