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日理萬機的線上遊戲系統
 

【作者: 程裕翔】   2003年11月26日 星期三

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在21世紀網路蓬勃發展的今天,許多人都可以透過網路的管道與世界各地的人們交流溝通,而目前最熱門的網路交流管道,不外乎是由線上的交談軟體,如Yahoo Messenger、MSN Messenger和當紅的ICQ等。不過最近幾年,網路的速度爆炸,連帶使得國內外的網路界興起一陣線上遊戲的熱潮,讓網路公司的業績足足成長了數倍。據美國K2網路公司的調查顯示,線上遊戲在2002年到2005年之間的年度總營業額會從4億美元躍升至50億美元,由此可見線上遊戲有多麼地受到歡迎了。


傳統線上遊戲V.S.現代線上遊戲

線上遊戲從Serial Port的電腦對電腦遊戲(PC-to-PC Game)、區域網路遊戲(LAN Game),到網際網路遊戲(Internet Game),乃至於未來GSM和GPRS的無線傳輸網路遊戲,分別代表著各個世代網路傳輸技術的進步,進而讓使用者能夠玩到更高技術性的線上遊戲。


過去在網際網路速度不高的環境下,大多數的線上遊戲都是靠著LAN或Serial的環境來運行;不過當時在LAN或Serial的架構下所執行的多人線上遊戲,傳送的更新頻率大約是每秒30次,而資料量的傳輸約40Kb/sec。這種傳輸速度與品質固然是不錯,但實際上有很多的遊戲資料是沒有傳輸的必要,所以相形之下一些多出來的頻寬也就浪費了,且區域網路遊戲的最大連線數只能夠有32台電腦,也因此這種LAN或Serial型的遊戲的發展有限。


在網際網路傳輸速度提升之後,目前的線上遊戲已發展成為網際網路的多人連線系統,而這類型線上遊戲的專業術語則被稱為鉅量多人連線遊戲(Massive Multiplayer Online Game,MMOG);這裡的鉅量多人,是指最少有一千人以上同時在線的連線遊戲。因為MMOG必須滿足大量使用者的同時連線,以至於遊戲所發送的資料量必須相對地縮小,以降低網路的等待時間(Latency),所以網際線上遊戲上的更新頻率大約是每秒3到5次,而傳輸的資料量約12Kb/sec左右。藉著資料量的縮小與訊息傳遞頻率的提高,遊戲系統成為只傳送應被傳送的資料,並達成訊息的即時性及網路頻寬的節省。


線上遊戲系統的介紹

目前線上遊戲分散式運算系統大約分為兩種架構,第一種是點對點(Peer to Peer, P2P)架構,另一種是主從式(Client – Server)架構。


P2P架構下的線上遊戲

目前大部份的線上遊戲都是以主從式架構來讓玩家進行遊戲,也就是利用Server(線上遊戲供應商)與Client(玩家)的關係使玩家能夠在網路上與其他的玩家來進行對戰。不過最近流行的點對點系統(Peer-to-Peer Systems,P2P)也漸漸開始被一些研發單位拿來做為線上遊戲的架構,藉以取代目前的主從式架構。


以點對點系統來作為線上遊戲的基本架構,不但可以省去購買伺服叢集(Server Cluster)的龐大費用,並還可以提升網路連線的速度。我們以iPush Sever的主從式架構系統為例,假如每超過32000玩家,那麼網路公司就要再添購一台伺服叢集;依此類推,假如上線的玩家超過30萬人,那麼網路公司就要添購十台伺服叢集,再加上需要大量的管理人員,這對中、小型的網路公司來說,是一筆龐大而又沉重的開銷;所以網路公司使用點對點系統來經營線上遊戲的事業,也是一個不錯的選擇。例如圖一,黃點代表玩家,而方塊則代表伺服器;意即線上遊戲各個伺服器中的玩家,原本需要在透過伺服器間的管道來與其他玩家們做交流,但在P2P的架構下,Map1的玩家不需經過伺服器間的管道就可以直接和Map3的玩家交流。



《圖一  線上遊戲的流程圖》
《圖一 線上遊戲的流程圖》資料來源:http://www.cis.upenn.edu/~hhl/games/

不過P2P只適合用於小型的線上遊戲,例如Yahoo的線上二人撞球、Microsoft Windows的線上牌類遊戲,以及一些簡單的線上麻將遊戲等。假如是用在大量人數同時上線的的MMOG上面,那麼P2P系統將會造成遊戲的嚴重遲緩(Serious Lag)。這是因為MMOG需要大量處理線上遊戲的對話、互動、交易、戰鬥,以及行動等資料,也就是說每名玩家都需要大量的頻寬與良好的電腦系統來處理個人遊戲裡的這些資料。假如其中一名玩家的電腦和網路跟不上其他玩家的速度,那麼這名玩家將會拖累其他玩家的遊戲速度,影響到遊戲的品質。


主從式架構下的線上遊戲

主從式架構是目前線上遊戲公司最常使用的分散式運算系統之一,而主從式架構中的負載平衡能力又分為四種,依照不同時期的推出順序為:


  • 1. 單一伺服器(Single Server),如早期的文字型多人連線遊戲(MUD)和線上領土爭奪戰等,處理少量訊息的遊戲。


  • 2. 靜態空間(Spatial Zoning),如Everquest和Ultima Oline等,讓玩家固定在同一個Server(在這裡是指遊戲的區域或空間)裡遊戲,不能隨意更換Server。


  • 3. 動態空間(Dynamic Spatial Zoing),如Everquest 2和Star War等,讓玩家可在不同的Server間,任意登錄、遊玩。


  • 4.動態使用者球化空間(Dynamic User Spheres),如Zona公司結合艾揚科技的iPush Server所推出Terazona遊戲平台,可以依照玩家彼此的互動行為來為玩家分組,突破傳統以空間地形或是遊戲功能區隔分組的方式。




《圖二  主從式架構中的四種負載平衡能力》
《圖二 主從式架構中的四種負載平衡能力》資料來源:Zona Inc.與艾揚科技提供

iPush Server與Terazona所創造出來的MMOG世界

我們以Terazona和iPush Server做為一個例子。一個內建iPush Server的Terazona遊戲平台伺服叢集,至少可以同時支援32,000人的上線量;而這個由Zona所建立的系統架構,還可以追蹤3D世界環境與線上玩家的行為,進而設計出支援數萬人同時連線的可擴充性系統,並且還有容錯能力,同時也被稱為第四代的MMOG負載平衡Server系統。以Terazona和iPush Server所建立出來的遊戲平台,不僅能夠同時處理大量的訊息,並且還能夠串聯不同的遊戲主機在同一個Server底下同時進行同一款線上遊戲的對戰,如圖三。


在Terazona和iPush Server的系統平台裡,Client端是由不同的遊戲主機組合而成,例如Plastation 2、Xbox、Gamecube,及PC等主機;中間端則使用iPush Server做為一個連結層;後端則是由許多的Game Server來處理玩家的訊息,而最後再由第二個iPush Server來做一個總管理,如圖四。雖然iPush Server的性能優異,但是造價昂貴,所以國內目前還未有線上遊戲代理公司使用Terazona和iPush Server來做為線上遊戲的骨幹。



《圖三 多種遊戲主機透過Terazona Server同時進行遊戲對戰》
《圖三 多種遊戲主機透過Terazona Server同時進行遊戲對戰》資料來源:Zona Inc.官方網站

《圖四 iPush Server各階層圖》
《圖四 iPush Server各階層圖》資料來源:艾揚科技官方網站

目前線上遊戲的市場概況

由於台灣、南韓和香港三地擁有全世界最密集的網路設施,及最便宜的上網費用,以至於線上遊戲在三地如雨後春筍般地不斷出現。


從最初美國廠商所推出的Ultima Online和EverQuest,到後來的Diablo系列、Starcaft和Age of Empire系列掀起一股線上遊戲的熱潮之後,緊接著就是南韓所推出的天堂系列,以及紅遍全球的Ragnarok系列線上遊戲。這些線上遊戲都有個共通點,就是無論身在何處,只要是可以上網的地方,都可以透過網路來進入使用者的帳號,以進行線上遊戲。


不過線上遊戲供應商要想維持線上遊戲連線品質,則必須要有優秀的即時訊息傳遞處理架構,因為大部份線上遊戲的收費標準是以時間為單位。為了讓更多玩家可以隨時隨地連線與他人對戰,線上遊戲供應商必須面對各種玩家的連線方式,包括從ADSL、Cable Modem、電話撥接、GPRS,甚至是PHS行動電話撥接,線上遊戲供應商都必須能夠順利地提供玩家一個穩定的遊戲平台。所以線上遊戲架構必須要具備可全天候工作、可應付大量連線、自動偵錯,及平衡負載的即時訊息傳遞平台,提供使用者一個安心遊玩線上遊戲的環境。


線上遊戲公司的前景與瓶頸

目前國內會員數最多的線上遊戲公司為遊戲橘子,目前這家公司的會員人數已累績到四百萬,且也有一個完善的Gash(橘子的線上付費系統)機制,玩家可以選擇在線上購買遊玩點數,或是到便利商店購買點數卡,都是讓玩家感到便利的一個機制。目前國內有幾家線上遊戲代理商,都依循著這種模式來讓玩家繳付費用。


不過經營一個線上遊戲公司並不是一件容易的事,據艾揚科技事業發展部經理陳紀任表示,現在的線上遊戲公司的開銷非常地大,就拿遊戲橘子來說,單是付給韓國總公司的代理金就佔了單月40%的營業收入,剩下的主機維護與添購和人力開銷也佔了40%以上,光是遊戲橘子的一台Cluster就要花上大約100萬美元,所以遊戲公司真正能夠從經營遊戲裡獲得的利潤實在有限。陳紀任預估,假如一個線上遊戲的每日上線人數不到一萬,那麼這個線上遊戲就會呈現虧損的狀態。


目前線上遊戲公司最害怕的就是駭客入侵,因為國內的線上遊戲都與現實生活的金融交易息息相關,例如天堂的代幣換現金活動和線上寶物的交易等,所以會有駭客以外掛程式來賺取不法的利益,而線上遊戲公司則需要對這種駭客行為提出一個防治的方法,以避免玩家的權益受損。


其實在國內的線上遊戲的市場與技術日益成熟下,是需要一位嚴謹的製作人來監督,讓遊戲能夠以一個完整的故事架構呈現在玩家眼前,而不是一直以資料片來補充遊戲內容的不足,這樣會令玩家感到自己是線上遊戲公司的實驗對象一般。


總結

線上遊戲從最初的Serial Port遊戲到現在的Internet遊戲,無不展現了各個不同世代的技術與風格。在Server技術越來越進步的情況下,實現了從由幾個人同時連線對戰到幾萬人同時連現對戰的理想,並讓更多的玩家能夠在同一時間內與其他幾萬名玩家做交流。不過如資金的運用、遊戲的內容、Server處理的速度,及連線的品質等問題,都是有待線上遊戲公司在日後解決。


延 伸 閱 讀
摩托羅拉以JAVA平台整合技術,將網路線上遊戲打進手機遊戲平台。摩托羅拉最近與昱泉國際攜手合作,將目前最為熱門的電腦線上遊戲作業平台,由電腦轉換至手機,開啟台灣手機連線遊戲的全新時代,相關介紹請見「摩托羅拉領先突破Java平台整合技術」一文。
Zona所建立的Framework,不但可用以追蹤3D世界環境與線上玩家的行為,更可以設計出支援數萬人同時連線的可擴充性系統;同時Zona的官方網站還介紹他們所提供的開發工具與訊息標準,並可幫助遊戲開發者發展網路遊戲,你可在「體驗遊戲新世界」一文中得到進一步的介紹。
P2P應用在MMOG上是件不容易的事,不過國外有學術單位正在研以P2P的技術應用在MMOG上的可能性,或許在不久後,P2P不再只是續傳軟體的代名詞了,在「P2PMMOG上的應用」一文為你做了相關的評析。
相關組織網站
美國線上遊戲大廠blizzard官方網站
艾揚科技官方網站
Zona官方網站
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