第一部分

先分別介紹IP/TCP協議族：

IP協議：

對於TCP/IP網路來說，網路層是其核心所在。該層的IP協議負責生成發往目的地的資料報以實現邏輯定址，完成資料從網路上一個節點向另一個節點的傳輸。

IP的主要目的是通過一個互聯的網路傳輸資料報，涉及兩個最基本的功能。

●定址(Addressing):IP協議根據資料報首部中包括的目的地址將資料報傳送到目的節點，這就要涉及傳送路徑的選擇，即路由功能。IP協議使用IP地址來實現路由。

●分片(Fragmentation): IP協議還提供對資料大小的分片和重組，以適應不同網路對資料包大小的限制。如果網路只能傳送小資料包，IP協議將對資料報進行分段並重新組成小塊再進行傳送。

IP是一個無連線的、不可靠的、點對點的協議，只能盡力(BestEffort)傳送資料，不能保證資料的到達。具體地講，主要有以下特性。

●IP協議提供無連線資料報服務，各個資料報獨立傳輸，可能沿著不同的路徑到達目的地，也可能不會按序到達目的地。

●IP協議不含錯誤檢測或錯誤恢復的編碼，屬於不可靠的協議。所謂不可靠，是從資料傳輸的可靠性不能保證的角度而言的，查詢的延誤及其他網路通訊故障都有可能導致所傳資料的丟失。對這種情況，IP協議本身不處理。它的不可靠並不能說明整個TCP/IP協議不可靠。如果要求資料傳輸具有可靠性，則要在IP的上面使用TCP協議加以保證。位於上一層的TCP協議則提供了錯誤檢測和恢復機制。

●作為一種點對點協議，雖然IP資料報攜帶源IP地址和目的IP地址，但進行資料傳輸時的對等實體一定是相鄰裝置(同一網路)中的對等實體。

IP協議的效率非常高，實現起來也較簡單。這是因為IP協議採用了盡力傳輸的思想，隨著底層網路質量的日益提高，IP協議的盡力傳輸的優勢體現得更加明顯。

下圖是IP資料包的格式：

TCP/UDP協議：

傳輸層是TCP/IP協議中的非常重要的層次，提供了面向連線的傳輸控制協議(Transmission Control Protocol，TCP)和無連線的使用者資料報協議(User Datagram Protocol，UDP)，負責提供端到端的資料傳輸服務，將任意資料通過網路從傳送方傳輸到接收方。TCP提供的是可靠的、可控制的傳輸服務，適用於各種網路環境;UDP提供的服務輕便但不可靠，適用於可靠性較高的網路環境。大部分Internet應用都使用TCP，因為它能夠確保資料不會丟失和被破壞。本章將對這兩種協議進行詳細分析。

在OSI模型中，傳輸層是介於網路層和會話層之間的一箇中間層次，彌補高層服務和網路層服務之間的差距，並向高層使用者（(應用程式）遮蔽通訊子網的細節，使高層使用者看到的只是在兩個傳輸實體間的一條端到端的、使用者可控的、可靠的資料通路。在TCP/IP模型中，由於3個高層簡化為1個應用層，傳輸層是介於網路層與應用層之間的一個層次。

網路層協議提供網路地址、路由、交付功能，而傳輸層協議提供了端到端資料傳輸的必要機制。傳輸層協議通常要負責以下幾項基本功能。

●建立程序到程序的通訊，程序即正在執行的應用程式。程序之間通過傳輸層進行通訊，傳送程序向傳輸層傳送資料，接收程序從傳輸層接收資料。

●提供控制機制，如流量控制、差錯控制。資料鏈路層定義相鄰節點的流量控制，而傳輸層定義端到端使用者之間的流量控制。

●提供連線機制。在資料傳輸開始時，通訊雙方需要建立連線。在傳輸過程中，雙方還需要繼續通過協議來通訊以驗證資料是否被正確接收。資料傳輸完成後，任一方都可關閉連線。

第二部分

下面就以王者榮耀為例說明TCP/IP協議族在網路遊戲中的應用。

2.1啟動、登入遊戲

首先我們啟動王者榮耀遊戲APP。進人APP資頁，第一步會進行版本更新檢測。若檢查到資源包有更新則進行下載，若未檢查到更新的資源包，則本地載入遊戲資源包及解壓資源包。這期間會跟圖片伺服器(image.smoba.qq.com)，使用者資訊(game.eve.mdt.qq.comgame.str.mdt.qq.com)、資料伺服器(down.qq.com，dliedl.qq.com)進行互動，遊戲介面載入過程主要是TCP傳輸。

通過對啟動階段進行抓包分析，遊戲啟動過程中，客戶端通過DNS域名解析獲得王者榮耀遊戲伺服器的IP地址，建立TCP連結，進行資料互動來啟動遊戲。

2.2遊戲對戰階段

在實時對戰的過程中，客戶端與伺服器間主要有兩個互動連線，一個為TCP連線，一個為UDP連線。開戰(玩家選擇自己的英雄角色及技能)及遊戲分出勝負(水晶被毀)時，會觸發大量UDP包，包數量大於150;正式遊戲過程中，終端與主伺服器保持UDP和TCP連線。

(1)TCP長連線

遊戲客戶端與伺服器之間建立一個TCP長連線，由終端發起，通過這個TCP長連線進行心跳和其它資訊互動，用以確認伺服器狀態正常，心跳間隔3s，訊息大小固定，流程如圖1所示:

(2)UDP報文

客戶端和伺服器之間互動的報文，除了TCP連線報文以外，還有大量的UDP報文，分為兩類:

上行UDP報文:客戶端通過上行UDP報文將玩家所做的操作上報給伺服器。

下行UDP報文:伺服器彙總參加對戰的所有玩家的操作，通過下行UDP報文廣播給參加對戰的所有玩家的客戶端。

據騰訊訊息，王者榮耀遊戲採用的同步機制為幀同步(非狀態同步)，主要流程如下:

1、玩家上報操作。

2、伺服器收集各玩家上報的各自操作，進行彙總，以固定的時間間隔(例如60 ms)向參加對方的各玩家廣播所有玩家的操作。

令各客戶端接收到廣播，知道了所有玩家的操作，按照相同的遊戲邏輯進行運算，得到相同的結果，呈現在遊戲介面上。

通過上述幀同步機制，基本可以保證參加對戰的各玩家遊戲步調是一致的，即遊戲玩家間的顯示基本是相同的(因為網路時延的不同會略有差異)。圖2王者榮耀遊戲幀同步流程:

根據以上分析，總結如下:

一、王者榮耀遊戲的啟動和登入採用TCP連線，並且遊戲互動過程中保持TcP連線通過心跳包(3s間隔)來檢測使用者是否線上。

二、王者榮耀遊戲的客戶端操作與介面顯示是通過UDP資料流與伺服器進行互動的，下行速率最小需80 kbps，上行速率需64 kbps。因此王者榮耀遊戲對速率要求較小。