大型网络游戏关键技术研究

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1、http://www.paper.edu.cn大型网络游戏关键技术研究邢元胜辽宁大学信息科学与技术学院,（110036）xingys@yeah.net摘要：本文对大型网络游戏中所涉及的关键技术进行了综诉，并对网络游戏做了完整的定义，在对几种流行的通信体系结构的基础上，着重研究了一种层次化多服务器结构模型，并作了改进。最后给出了基于这种模型的一致性控制协议和降低带宽的一种方法。关键词：网络游戏，层次化多服务器模型，一致性协议，带宽1.引言多玩家游戏通常运行在LAN上，LAN有很高的带宽、低延迟和低丢包率来保证整个

2、游戏的可玩性。随着Internet的发展，多玩家游戏产业和Internet相结合从而产生了网络游戏。但是Internet却有着诸如延迟、抖动、不能提供很好的多播等缺点。大型网络游戏作为一种分布式系统在高峰时要承载巨量用户在线，这就对大型网络游戏通信系统的设计提出了非常高的要求。如何提高系统玩家承载量，使系统具有良好的伸缩性，以及如何利用有限的带宽为玩家带来一致而平滑的游戏世界等问题成为我们研究的重要领域。针对这些问题，我们对大型网络游戏的定义、通信体系结构、数据和控制分布模型等问题作了大量的研究。本文从通信的角

3、度对大型网络游戏作了定义，对几种通信体系结构作了比较，在此基础上着重研究一种层次化多服务器结构模型，并对它进行了改进。最后给出了在这种模型之上的一致性控制协议以及如何将现有降低带宽的技术应用到这种体系结构上的方法。2.定义2.1游戏和计算机游戏广义的游戏涵盖的范围很广，不仅仅指计算机游戏。国内外很多学者从很多角度对游戏作了定义：游戏在规则要求下重新构造事物的形式[1]；游戏是一个由规则定义的系统，在这个系统中玩家参与到人为的冲突中，最终得到一个可以计量的结果[2]；游戏是一种活动，它在有限的时间和空间内以一种可

4、视的顺序进行。它的规则是被自由接受的，玩家在其中追求刺激的感觉[3]。我们注意到这些定义有一些共同点，这些共同点构成了整个游戏的要素。它们是玩家（Player），游戏世界（GameWorld）和游戏规则(Rules)。基于以上原因，我们对游戏作如下定义：有限的活动实体在有限的游戏空间内遵循某个规则集合进行交互的过程。在本文中，我们将依据这个定义，将有限的活动实体和控制规则以特定的方法分布到游戏空间节点上。当利用计算机构造玩家，游戏世界和描述规则的时候，我们称之为计算机游戏。值得一提的是，游戏引擎为同一类游戏提供

5、了良好的复用形式，它定义了玩家，游戏世界和规则控制的一般形式。1本课题得到辽宁省教育厅《网络游戏引擎及其相关技术研究》项目资助。http://www.paper.edu.cn2.2多玩家游戏和大型网络游戏单机版计算机游戏是在一台计算机上模拟整个游戏世界。它们通常只有有限的几个玩家，游戏交互性不强，内容单一。多玩家游戏和大型网络游戏都是指游戏世界和游戏玩家依靠网络进行通信的计算机游戏。有了网络做传输媒体，在形式上多个玩家就可以同时进行游戏。根据网络规模和玩家人数的多少，可以划分出多玩家游戏和大型网络游戏。大型网络

6、游戏一般是指依靠Internet作为传输网络的游戏，它通常具有几千至几十万人同时在线的承载能力。正是这种规模上的复杂性使得网络游戏关键技术的研究包括了广泛而又有深度领域。还有一些新兴的移动娱乐事业的分支出现，它们要开发分布式多人游戏的无线应用，从这个角度上说，网络游戏将会在未来继续提供技术和实践上的挑战[4]。网络游戏属于一种空间共享技术，Benford对空间共享技术作了广义的划分[5]。在他的分类中，虚拟现实则包含了军事模拟、虚拟现实（VR）和计算机支持协同工作（CSCW）三个研究方向。HLA是针对DIS发展

7、起来的，其背后的理念是将DIS协议为像网络游戏这样的其它非军事应用所用。尽管这些目标还没有达到，但军事和娱乐事业中的合作还是成果颇丰的[4]。DVE是VR的研究分支，DVE更加关心虚拟参与者的表示以及交互和通讯的方法。90年代期间，人们将CSCW和VR相结合，从而产生了协同虚拟环境（CVE），它主要集中于在avatar之间进行协作。CVE已经在产品研发、3D编辑和游戏设计中使用。网络游戏具有分布式交互环境（DIS）、分布式虚拟环境（DVE）和协同虚拟环境（CVE）的特征，但并不是上述三种技术简单的堆砌，网络游戏

8、属于第四类分布式实时应用[4]。通信体系结构定义了网络游戏的计算模式：将数据（游戏世界和游戏实体）和控制（规则和管理机制）分布到特定体系结构之上，同时给出相应的数据一致性和同步协议以及必要的减少带宽的方法，这样才能构成一个完备的网络游戏通信系统的层次。下面我们将从上述几个方面分别研究。3.通信体系结构对分布式计算来说，通信体系结构要考虑如何将应用组件分布到网络中的各个节点以及如何定义它