🎯 게임 네트워킹은 멀티플레이 게임을 만들 때 필수적으로 알아야 할 요소이다. 네트워킹 없이 싱글플레이 게임을 만든다면, 모든 게임 로직이 로컬(클라이언트)에서만 동작하면 되지만, 멀티플레이에서는 서버와 클라이언트 간의 데이터 동기화가 필요.

🎮 1. 게임 네트워킹의 기본 개념

1️⃣ 네트워크 모델 (서버 & 클라이언트 구조)

멀티플레이 게임을 만들기 위해선 네트워크 모델을 선택해야 한다.

이미지출처 : https://systemdesignschool.io/blog/peer-to-peer-architecture

📌 P2P (Peer-to-Peer)

• 각 클라이언트가 직접 데이터를 주고받는 방식.
• 서버 없이 동작 가능하지만, 보안이 취약하고 동기화가 어렵다.
• 주로 턴제 게임, 소규모 협력 게임에서 사용.

📌 클라이언트-서버 (Client-Server)

• 중앙 서버가 모든 게임 데이터를 관리하고, 클라이언트는 서버와만 통신.
• 데이터 조작(핵 방지)이 어렵고 동기화가 쉽지만, 서버 비용이 든다.
• 주로 FPS, MOBA, MMORPG 같은 실시간 게임에서 사용.

📌 하이브리드 (P2P + 서버)

• 서버가 핵심적인 역할을 하지만, 일부 데이터를 클라이언트가 직접 처리.
• 예를 들면 로비는 P2P, 게임은 서버 방식으로 구성하는 경우가 있다.

2️⃣ 네트워크 통신 프로토콜

게임 네트워크에서는 데이터를 주고받을 때 특정한 프로토콜(통신 방식)을 사용해야 한다.

이미지 출처 : https://velog.io/@devfish/Network-UDP-TCPIP-HTTP

📌 TCP (Transmission Control Protocol)

• 신뢰성이 높은 프로토콜로, 데이터가 반드시 순서대로 도착해야 할 때 사용. (패킷 순서 보장)
• 패킷 순서를 정렬하고, 유실된 패킷이 있으면 재요청 후 패킷을 넘김 (패킷 송신 보장)
• 하지만 속도가 상대적으로 느리다.
• 주로 턴제 게임, 채팅, 로비 시스템 등에 사용.
• 3Way handshakes (연결 유무 확인)

📌 UDP (User Datagram Protocol)

• 속도가 빠른 프로토콜로, 데이터가 순서 없이 도착할 수도 있고, 일부 데이터가 손실될 수도 있음.
• 하지만 실시간 게임에서는 속도가 중요하기 때문에 UDP를 사용하고, 게임 코드에서 손실된 데이터를 재전송하도록 설계한다.
• FPS, MOBA, 레이싱 게임 등에서 많이 사용.

3️⃣ 게임에서 동기화(Synchronization) 문제

멀티플레이 게임을 만들 때 게임 상태를 일관되게 유지하는 것이 중요하다. 하지만, 네트워크 지연(Lag)과 패킷 손실(Packet Loss) 등의 문제가 있기 때문에 다음과 같은 기술을 사용한다.

📌 보간(Interpolation) & 예측(Prediction)

• 보간 (Interpolation): 이전 상태와 현재 상태를 기반으로 중간 프레임을 예측하여 부드러운 애니메이션을 구현.
• 예측 (Prediction): 클라이언트가 자신의 움직임을 서버 응답 없이도 미리 계산하여 보여주는 방식.
• FPS 게임에서 캐릭터가 즉시 반응하도록 클라이언트에서 먼저 처리하고, 나중에 서버 데이터를 받아서 수정하는 방식.

📌 지연 보정(Lag Compensation)

• 네트워크 지연을 고려하여 총기 발사 판정을 보정하는 기술.
• FPS 게임에서 과거의 캐릭터 위치를 저장해두고, 총알이 발사된 시점의 캐릭터 위치를 서버에서 확인하는 방식.

4️⃣ 네트워크 동기화 기법

멀티플레이 게임에서는 어떤 데이터를 언제, 어떻게 동기화할 것인지 결정해야 한다.

📌 상태 동기화 (State Synchronization)

• 게임의 현재 상태(위치, 체력 등)를 주기적으로 클라이언트에게 전송하는 방식.
• 예: 플레이어 좌표를 서버에서 주기적으로 클라이언트에 전송.

📌 이벤트 기반 동기화 (Event-Based Sync)

• 변경이 발생할 때만 데이터를 전송하는 방식.
• 예: 총을 발사할 때만 이벤트를 보내고, 총알의 위치는 클라이언트에서 자체적으로 처리.

📌 입력 동기화 (Input Synchronization)

• 플레이어의 입력을 서버로 보내고, 서버가 이를 검증한 후 게임 상태를 갱신하는 방식.
• 주로 격투 게임, RTS에서 사용됨.

5️⃣ 게임 네트워크 아키텍처

게임 서버를 구성하는 방식은 다음과 같다.

📌 전용 서버(Dedicated Server)

• 하나의 중앙 서버가 모든 게임 로직을 처리.
• 보안이 강하고 안정적이지만, 서버 비용이 높음.
• FPS, MMORPG 등 대형 게임에서 사용.

📌 리슨 서버(Listen Server)

• 플레이어 중 한 명이 서버 역할을 수행.
• 친구들과 가볍게 즐기는 P2P 게임에서 사용.

📌서버 샤딩(Server Sharding)

• 여러 개의 서버를 사용하여 게임 세션을 분할.
• 예: MMORPG에서 "서버 1, 서버 2" 등으로 나눠서 운영.

6️⃣ 게임 네트워킹 구현 (C++ & Unreal Engine)

언리얼 엔진에서는 게임 네트워킹을 쉽게 구현할 수 있도록 제공하는 기능이 많다.

📌 Unreal Engine의 기본 네트워크 클래스

📌 주요 네트워크 기능

• Replicated → 변수 자동 동기화
• Server → 서버에서 실행되는 함수
• Client → 클라이언트에서 실행되는 함수
• NetMulticast → 모든 클라이언트에 동기화되는 함수

📋 cpp

UFUNCTION(Server, Reliable)
void ServerDoSomething();

UFUNCTION(NetMulticast, Reliable)
void NetMulticastDoSomething();

7️⃣ 네트워크 최적화 (Latency, Bandwidth)

네트워크 최적화는 게임 성능을 높이는 데 중요한 요소.

📌 Bandwidth 최적화 (데이터 전송량 줄이기)

• 압축(Compression): 데이터 크기를 줄이기 위해 메시 압축, 프로토콜 압축 사용.
• 데이터 전송량 줄이기: 불필요한 정보를 보내지 않고, 중요한 정보만 전송.

📌 패킷 손실 처리

• 패킷 재전송: UDP를 사용하면서 패킷 손실이 발생하면 특정 패킷만 다시 전송.
• 보정 알고리즘: 손실된 데이터는 예측하여 보정.

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🎮 정리

✅ 서버-클라이언트 모델을 선택해야 함. (P2P vs. Dedicated Server)
✅ TCP는 신뢰성, UDP는 속도! (FPS 게임은 UDP)
✅ 네트워크 지연을 고려한 보간, 예측, 지연 보정 기술 필요
✅ 상태 동기화 / 이벤트 동기화 / 입력 동기화 중 적절한 방식 선택
✅ Unreal Engine에서는 Replicated, Server, NetMulticast 등을 활용