Überblick einer Studienarbeit an der TU Braunschweig zum Thema

·        Autor Tobias Schröter

 

·        Aufgabenstellung

Mehrbenutzerspiele sind im Internet beliebt und weit verbreitet. Dies gilt insbesondere für die sogenannten First Person Shooter, die zur Kategorie der Echtzeitspiele gehören. Will man diese Onlinespiele nun in mobilen Multi-Hop Ad-Hoc Netzwerken einsetzen, können durch die Mobilität der Rechner und das Fehlen von Infrastruktur Probleme auftreten, die so im klassischen Internet nicht vorhanden sind. Diese Studienarbeit soll anhand von quelloffenen Echtzeitspielen und Netzwerkmessungen die Protokolle heutiger Spiele systematisch untersuchen. Weitere Informationen im Original des betreuenden Institutes.

 

• Studienarbeit
• Folien zur Präsentation

 

·        Kurzfassung

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den zu erwartenden Problemen von Mehrbenutzer-Echtzeitspielen, im Speziellen First Person Shooter, in zukünftigen mobilen Ad-Hoc Netzen und deren Lösungen. Dazu werden zunächst aktuell verwendete und des weiteren experimentelle Netzwerk-Architektur-Modelle hinsichtlich ihrer Eignung für mobilen Ad-Hoc Netze überprüft. Als nächstes werden die Ursachen und Arten von Netzwerk-Verzögerungen und damit der kritischste Punkt, beim Spielen über einen Kommunikationskanal, durchleuchtet. Anknüpfend werden die Techniken aktueller Internet-Echtzeitspiele zur Bekämpfung dieses und weiterer Probleme vorgestellt. Zur Veranschaulichung wird danach auf einige konkrete Realisierungen aus populären First Person Shooter Spielen eingegangen. Im Anschluss werden die auftretenden Probleme in mobilen Ad-Hoc Netzen erläutert. Es werden Methoden zu ihrer Bekämpfung vorgestellt und untersucht, in wie weit sich herkömmliche Lösungsmethoden auch in Spielen für mobile Ad-Hoc Netze anwenden lassen.

 

·        Inhaltsverzeichnis

 

ABBILDUNGSVERZEICHNIS           XI

EINLEITUNG            1           1

1.1      DANKSAGUNG        1

1.2      EINFÜHRUNG          1

1.3      AUFBAU DER ARBEIT           2

 

NETZWERKARCHITEKTUR-MODELLE     2          3

 

2.1      PEER-TO-PEER-NETZWERKMODELLE       3

2.1.1   Unicasting-Systeme    3

2.1.2           Broadcasting/Multicasting-Systeme        4

 

2.2      CLIENT/SERVER-NETZWERKMODELLE       5

2.2.1   Arten von Client/Server-Modellen        5

 

2.3      ANWENDUNG IN MOBILEN AD-HOC NETZWERKEN        6

2.4      ZUSAMMENFASSUNG           10

 

ANFORDERUNGEN AN EIN NETZWERKPROTOKOLL  3           11

 

3.1      URSACHEN VON LATENZ IN ECHTZEITSPIELEN 11

3.2      INFORMATIONSABHÄNGIGE WAHL DES NETZWERKPROTOKOLLS           12

3.3      ZUSAMMENFASSUNG           13

 

PROBLEMLÖSUNGEN FÜR MEHRBENUTZERSPIELE   4           15

 

4.1      TECHNIKEN DER SERVER-APPLIKATION     15

4.1.1   Unterteilung des virtuellen Raums 15

4.1.2   Filterung relevanter Informationen 18

4.1.2.1            Rasterbasierte Filterung         18

4.1.2.2            Objektbasierte Filterung         18

4.1.3   Schutz vor Cheatern und Hackern          19

4.1.3.1            Paket Replay   19

4.1.3.2            Reverse Engineering    21

4.1.3.3            Verschlüsselter Datenverkehr  21

4.1.4   Ephemeral Channels   22

 

4.2      TECHNIKEN DER CLIENT-APPLIKATION      23

4.2.1   Methoden der Interpolation und Extraplolation           23

4.2.2   Reversible Simulationen           24

4.2.3   Dead-Reckoning-Algorithmen   25

4.2.4   Ansätze der Vorhersage-Techniken       27

4.2.5   Event-Locking 27

 

IMPLEMENTIERUNGEN IN ECHTZEITSPIELEN 5          29

 

5.1      UNREAL TOURNAMENT - EPIC MEGAGAMES          29

5.1.1   Reduktion der Bandbreitenanforderung        29

5.1.1.1            Relevante Aktoren           29

5.1.1.2            Aktoren verschiedener Priorität          29

5.1.1.3            Einschränkung des Wertebereichs            30

5.1.1.4            Abschätzung von Spielerpositionen       30

5.1.2   Konsistenzerhaltung durch Replikation    31

5.1.2.1           Unzuverlässige/Zuverlässige Replikation            32

 

5.2      QUAKE – ID SOFTWARE  33

5.2.1   Filterung relevanter Informationen 33

5.2.2   Das Netzwerkprotokoll von Quake I    34

5.2.3   Positions- und Input-Updates in Quake II   35

5.2.4   Verteilung der Paketgrößen einer Spielsession           36

5.2.4.1            Client-to-Server           36

5.2.4.2            Server-to-Client           37

5.2.4.3           Bandbreitenanforderungen           37

 

5.3      HALF-LIFE – VALVE SOFTWARE  38

5.3.1   Abschätzung von Spielerpositionen       38

5.4      ZUSAMMENFASSUNG           38

 

MOBILE AD-HOC NETZE  6           39

 

6.1      ZUKÜNFTIGE PROBLEME VON ECHTZEITSPIELEN 39

6.1.1   Mobilität der Endgeräte           39

6.1.2   Limitierte Bandbreiten           40

6.1.3   Synchronisation des verteilten Spielzustands         41

6.1.3.1            Trailing-State-Synchronisation         41

6.1.4   Automatisches Finden von Mitspielern    44

 

6.2   PORTIERUNG EINES FPS AUF MOBILE AD-HOC NETZE    46

6.3   ZUSAMMENFASSUNG       46

 

ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK    7          47

 

7.1      ZUSAMMENFASSUNG           47

7.2      AUSBLICK     47

 

LITERATURVERZEICHNIS           XIV

 

·        Terminplan