25.03.11 온라인게임과 네트워크 구성의 이해

1. 온라인 게임의 종류

• 실시간(Sync): 모든 플레이어가 동시에 상호작용 (예: MMORPG, FPS).
• 비동기(Async): 플레이어가 다른 시간에 진행 (예: 턴제 게임).

이때 싱크(실시간)은 온라인 서버와 LAN으로도 나누어집니다.

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2. CAP 이론과 게임 동기화

• Consistency (일관성): 모든 플레이어의 상태가 동일해야 함.
• Availability (가용성): 지연 없이 즉시 반응해야 함.
• Partition Tolerance (분할 용인): 네트워크 분할 시에도 작동.
• 트레이드오프: 3가지를 동시에 만족할 수 없음!
  → 일관성 vs 가용성 중 선택 필요.

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3. 동기화 기술

1. 틱(Tick) 기반
   • 서버가 주기적으로 상태 브로드캐스팅 (예: 0.3초 간격).
   • 장점: 일관성 보장.
   • 단점: 반응성 낮음.
2. 클라이언트 예측
   • 플레이어 입력을 즉시 반영 후 서버 검증 (예: FPS 이동).
   • 장점: 반응성 높음.
   • 단점: 일시적 불일치 가능.
3. 이벤트 기반
   • 중요한 액션만 서버에 전송 (예: 스킬 사용).
   • 장점: 네트워크 부하 감소.

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4. 게임 장르별 동기화 전략

• MMORPG: 틱 + 이벤트 혼용 (캐릭터 이동은 틱, 스킬은 이벤트).
• FPS: 클라이언트 예측 + 서버 권한 (총격 판정은 서버에서).
• 스포츠 게임: 인터폴레이션으로 부드러운 애니메이션 구현.

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5. 개발자 핵심 팁 🛠️

• 네트워크 최적화: 데이터 압축(Protobuf), UDP 사용.
• 보안: 서버 검증 필수! (클라이언트 데이터 신뢰 금지).
• 엔진 활용:
  • 언리얼: 리플리케이션으로 자동 동기화.
  • 유니티: Netcode로 멀티플레이어 구현.

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6. CAP 이론 적용 예시

조건선택 사례포기 사례

일관성(C)	체스, 턴제 게임	반응성 높은 FPS
가용성(A)	실시간 액션 게임	엄격한 상태 일관성 필요한 게임

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결론:
온라인 게임은 플레이어 경험을 위해 반응성과 일관성 사이에서 최적의 균형을 찾아야 합니다.

• MMO/FPS: 가용성 우선 + 서버 검증.
• 턴제 게임: 일관성 우선 + 틱 기반 동기화.

 

1. CAP 이론과 게임 동기화

• CAP 이론: 분산 시스템에서 일관성(C), 가용성(A), 분할 내성(P) 중 2가지만 선택 가능.
  • C (일관성): 모든 플레이어의 상태 동일 (예: 스타크래프트).
  • A (가용성): 지연 없이 즉시 반응 (예: 포트나이트).
  • P (분할 내성): 네트워크 단절 시에도 작동.

게임 적용 예시

선택게임 유형특징

CP	턴제, RTS (스타크래프트)	일관성 우선 → 서버 검증 후 동기화
AP	FPS, 액션 (포트나이트)	가용성 우선 → 클라이언트 예측 + 후속 보정

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2. 동기화 기술

(1) 틱(Tick) 기반 동기화

• 서버가 주기적으로 상태 브로드캐스팅 (예: 0.3초 간격).
• 장점: 일관성 보장.
• 단점: 반응성 ↓ → 오래된 게임에서 주로 사용.

(2) 클라이언트 예측

• 플레이어 입력 즉시 반영 → 서버 검증 후 보정.
• 장점: 반응성 ↑.
• 단점: 일시적 불일치 가능 (예: "뒤늦게 죽음" 현상).

(3) 보간(Interpolation)

• 서버 데이터를 부드럽게 연결해 렌더링.
• 예시:
  1. 서버에서 t=0(위치 A), t=0.1(위치 B) 전송.
  2. 클라이언트는 두 위치 사이를 부드럽게 이동시킴.

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3. 비동기(Async) 게임

• 특징: 실시간 상호작용 없음 (예: 크래시 오브 클랜).
• 기술:
  • TCP 사용: 데이터 손실 방지.
  • 이벤트 기반: 서버가 이벤트 검증 후 DB 저장.
• 장점: 확장성 ↑, 네트워크 부하 ↓.

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4. 네트워크 구성 진화

(1) 초기 단계

• 단일 서버 (게임 서버 + DB 통합) → 병목 현상 발생.

(2) 서버 분리

• DB 서버 분리 → 로그인, 채팅, 패치 서버 추가.
• 방화벽 도입 → 해킹 방지.

(3) 분산 시스템

• DB 클러스터링: Redis, Memcached로 성능 향상.
• 메시지 큐(RabbitMQ): 서버 간 통신 관리.

(4) 최종 아키텍처

• 수직 확장: 고사양 서버 증설.
• 수평 확장: 서버 샤딩(Sharding)으로 트래픽 분산.

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5. 게임 개발자 핵심 팁

(1) 네트워크 최적화

• 데이터 압축: Protobuf, JSON 압축 사용.
• 프로토콜 선택: 실시간성 → UDP, 신뢰성 → TCP.

(2) 보안

• 암호화: HTTPS, DTLS 적용.
• 서버 검증: 클라이언트 데이터 무조건 신뢰 금지!

(3) 엔진 활용

• 언리얼: Replication으로 자동 동기화.
• 유니티: Netcode로 멀티플레이어 구현.

(4) 디버깅

• Wireshark: 패킷 분석으로 네트워크 병목 파악.
• 서브넷 계산기: jodies.de/ipcalc 활용.

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6. 주요 개념 비유

• 포트: 아파트 호수 (예: 80호 = 웹 서비스).
• CAP 이론: 친구들과의 약속 (3가지 중 2가지만 가능).
• 클라이언트 예측: 레이싱 게임에서 "일단 가속 후 충돌 감지".

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요약

• CP vs AP: 일관성 vs 반응성의 선택!
• 네트워크 구성: 트래픽 증가 → 서버 분산 + 캐시/메시지 큐 도입.
• 보안 & 최적화: 암호화 + 데이터 압축 필수.