如今只使用TCP协议开发 实时多人在线网络游戏 可行吗?
如今，仅使用 TCP 协议来开发实时多人在线网络游戏是完全可行的，但需要付出更多的努力和权衡，并且在某些方面会存在固有的劣势。它不是一个理想的解决方案，但并非不可能。
下面我将详细阐述其可行性、优势、劣势以及需要克服的挑战：
TCP 协议简介及其特性
在深入讨论之前，我们先回顾一下 TCP 的关键特性：
面向连接 (ConnectionOriented): 在数据传输前，需要建立一个可靠的连接（三次握手），传输完成后需要断开连接（四次挥手）。
可靠性 (Reliability):
有序性 (Ordered): 数据包会按照发送的顺序到达。
确认与重传 (Acknowledgement & Retransmission): 接收方会确认收到的数据包，发送方如果未收到确认则会重传。
流量控制 (Flow Control): 防止发送方发送过快导致接收方处理不过来。
拥塞控制 (Congestion Control): 防止发送方过度发送数据导致网络拥塞。
面向字节流 (StreamOriented): 数据被看作一个连续的字节流，应用层需要自行分割和组装。
仅使用 TCP 开发实时多人在线游戏的可行性分析
1. 可行性所在：
可靠性满足基本通信需求: 对于游戏中一些关键的、不允许丢失的信息，例如：玩家登录、角色创建、购买道具、技能释放确认等，TCP 的可靠性可以保证这些操作被正确无误地传达。
有序性保证事件逻辑: TCP 的有序性对于处理游戏内的事件序列非常重要，例如：玩家A攻击玩家B，然后玩家B死亡，这个过程需要按顺序发生。
技术成熟且生态完善: TCP 是互联网的基础协议之一，几乎所有操作系统和网络库都提供了对 TCP 的良好支持。开发资源、调试工具和社区支持都非常丰富。
2. 为什么 TCP 并非理想选择（劣势）：
实时多人在线游戏最核心的需求是低延迟 (Low Latency) 和高吞吐量 (High Throughput)，尤其是在处理大量玩家的移动、射击、技能释放等频繁更新的游戏状态时。而 TCP 的设计理念与这些需求存在天然的冲突：
头开销和延迟:
连接建立与断开: 三次握手和四次挥手都会引入额外的延迟，对于每次短小的游戏状态更新来说，这会显著增加开销。
确认与重传: TCP 的确认和重传机制虽然保证了可靠性，但也引入了延迟。当发生丢包时，发送方需要等待超时才能重传，这会直接导致玩家感知到的延迟增加。如果游戏帧率要求很高（例如 60FPS），那么 100ms 的丢包重传延迟足以让游戏画面卡顿严重。
队头阻塞 (HeadofLine Blocking): 这是 TCP 最大的劣势之一。当一个数据包在传输过程中丢失时，即使后续的数据包已经到达，接收方也必须等待丢失的那个数据包被重传并按序到达后，才能将后续数据包传递给应用层。在游戏中，这会导致玩家操作的响应滞后，尤其是在大量数据包同时传输时。
流量控制与拥塞控制的“激进”性: TCP 的流量控制和拥塞控制是为了整体网络稳定而设计的。它们可能会为了避免网络拥塞而主动降低发送速率，即使你的本地网络状况良好。这可能会导致游戏在网络波动时表现不佳，即使你的游戏带宽需求不高。
面向字节流的麻烦: TCP 提供的是字节流，而游戏通信往往是有明确消息边界的数据包（例如：一个玩家的移动指令、一个敌人被击杀的事件）。开发者需要自行实现数据包的分割、组装、序列化和反序列化逻辑，增加了开发复杂性。
3. 克服 TCP 劣势的策略与挑战：
如果坚持只使用 TCP，开发者需要采取一系列策略来弥补其不足：
应用层协议设计（自定义可靠 UDP 增强版）:
消息分割与组装: 必须在应用层实现可靠的消息分割和组装机制，为每个游戏消息添加长度字段和序列号，以解决 TCP 的字节流问题。
选择性确认与重传: 模拟 UDP 的思路，为关键消息设计自己的确认和重传机制。但是，这需要精心设计，避免与 TCP 本身的重传机制产生冲突或叠加延迟。
优先级与丢弃策略: 区分不同重要性的消息。例如，玩家移动指令可能可以容忍轻微延迟甚至丢弃（在下个更新包中纠正），而死亡事件则必须保证送达。可以为高优先级消息设置更短的重传超时时间，或者在应用层实现更智能的丢包检测和恢复。
状态同步与预测: 对于玩家的移动、转向等，在客户端进行本地预测，然后将操作发送到服务器。服务器处理后，将最终状态同步回客户端。这样可以在一定程度上隐藏网络延迟。
帧同步与状态压缩: 尽量压缩游戏状态数据，提高带宽利用率。同时，考虑帧同步的策略，将连续的多个游戏状态打包在一个数据包中发送，减少 TCP 的连接和确认开销。
管理连接生命周期: 尽量减少不必要的连接建立和断开。保持长连接，并使用心跳包来检测连接状态，避免因短暂的网络波动导致连接频繁断开和重连。
对TCP行为进行微调（受限）: 操作系统层面允许对 TCP 参数进行一些微调（如 RTT 估算、重传超时时间），但这通常是全局性的，且效果有限，并且可能对其他网络应用产生影响。
利用多线程或异步 IO: 为了避免阻塞主游戏循环，需要使用多线程或异步 IO 模型来处理网络通信，将网络 IO 与游戏逻辑分离。
处理队头阻塞: 这是一个非常棘手的挑战。开发者可能需要设计更精细的数据包管理机制，例如将不同类型的消息放入不同的流或队列中，并为每个队列独立管理确认和重传。但是，由于 TCP 底层是单一的字节流，这种分离的有效性仍然有限。
4. 哪些类型的游戏可能“勉强”可行？
回合制策略游戏: 玩家操作不频繁，对延迟不敏感，每次操作（如一个回合的指令）可以看作一个相对独立的消息，TCP 的可靠性反而更显重要。
卡牌游戏、棋类游戏: 同回合制游戏，对实时性要求较低。
非高度实时交互的 MMORPG 的部分功能: 例如，聊天系统、交易系统、任务领取等，这些功能对延迟要求不高，TCP 的可靠性更重要。
5. 绝大多数实时动作游戏（如 FPS, MOBA, 动作 RPG）为什么不推荐：
对于需要精确打击、快速反应、流畅动作的实时动作游戏，TCP 的劣势会被无限放大，导致玩家体验极差：
射击游戏 (FPS): 玩家的瞄准、射击动作需要瞬间响应。TCP 的延迟和重传会让玩家感觉“打不中”、“卡顿”，无法进行精准的操作。
MOBA 类游戏: 英雄的技能释放、走位都需要极低的延迟。TCP 的队头阻塞和重传会让玩家操作“粘滞”，出现“技能放不出来”、“卡在原地”等情况。
格斗游戏: 对帧数和操作的实时性要求极高，TCP 的延迟几乎是致命的。
结论：
如今，仅使用 TCP 协议来开发实时多人在线网络游戏是“可行”的，但极其不推荐，特别是在追求高响应速度和流畅体验的动作类游戏中。
可行性在于: TCP 提供了基础的可靠通信，可以满足某些非实时或低延迟要求的游戏功能。
劣势是根本性的: TCP 的可靠性设计带来的延迟、队头阻塞以及流量/拥塞控制的保守性，与实时在线游戏的核心需求——低延迟和高吞吐量——存在本质冲突。
克服挑战的代价: 开发者需要花费大量的精力在应用层重新实现或模拟 UDP 的特性，甚至更复杂的网络处理逻辑，这相当于在 TCP 之上构建了一套“类 UDP”的通信系统，成本极高且效果可能不如直接使用 UDP。
行业主流做法：
目前绝大多数实时多人在线游戏，尤其是对实时性要求较高的游戏，都会选择 UDP 作为传输层协议，并在此基础上构建自己的可靠性、消息排序、流量控制、拥塞控制等应用层协议。而 TCP 则常用于非实时性要求高的辅助功能，例如登录服务器、版本更新、数据下载等。
因此，虽然理论上可行，但在实际项目开发中，选择仅使用 TCP 来开发实时多人在线游戏是一个效率低下、体验受限的决策，强烈不建议。
下面我将详细阐述其可行性、优势、劣势以及需要克服的挑战：
TCP 协议简介及其特性
在深入讨论之前，我们先回顾一下 TCP 的关键特性：
面向连接 (ConnectionOriented): 在数据传输前，需要建立一个可靠的连接（三次握手），传输完成后需要断开连接（四次挥手）。
可靠性 (Reliability):
有序性 (Ordered): 数据包会按照发送的顺序到达。
确认与重传 (Acknowledgement & Retransmission): 接收方会确认收到的数据包，发送方如果未收到确认则会重传。
流量控制 (Flow Control): 防止发送方发送过快导致接收方处理不过来。
拥塞控制 (Congestion Control): 防止发送方过度发送数据导致网络拥塞。
面向字节流 (StreamOriented): 数据被看作一个连续的字节流，应用层需要自行分割和组装。
仅使用 TCP 开发实时多人在线游戏的可行性分析
1. 可行性所在：
可靠性满足基本通信需求: 对于游戏中一些关键的、不允许丢失的信息，例如：玩家登录、角色创建、购买道具、技能释放确认等，TCP 的可靠性可以保证这些操作被正确无误地传达。
有序性保证事件逻辑: TCP 的有序性对于处理游戏内的事件序列非常重要，例如：玩家A攻击玩家B，然后玩家B死亡，这个过程需要按顺序发生。
技术成熟且生态完善: TCP 是互联网的基础协议之一，几乎所有操作系统和网络库都提供了对 TCP 的良好支持。开发资源、调试工具和社区支持都非常丰富。
2. 为什么 TCP 并非理想选择（劣势）：
实时多人在线游戏最核心的需求是低延迟 (Low Latency) 和高吞吐量 (High Throughput)，尤其是在处理大量玩家的移动、射击、技能释放等频繁更新的游戏状态时。而 TCP 的设计理念与这些需求存在天然的冲突：
头开销和延迟:
连接建立与断开: 三次握手和四次挥手都会引入额外的延迟，对于每次短小的游戏状态更新来说，这会显著增加开销。
确认与重传: TCP 的确认和重传机制虽然保证了可靠性，但也引入了延迟。当发生丢包时，发送方需要等待超时才能重传，这会直接导致玩家感知到的延迟增加。如果游戏帧率要求很高（例如 60FPS），那么 100ms 的丢包重传延迟足以让游戏画面卡顿严重。
队头阻塞 (HeadofLine Blocking): 这是 TCP 最大的劣势之一。当一个数据包在传输过程中丢失时，即使后续的数据包已经到达，接收方也必须等待丢失的那个数据包被重传并按序到达后，才能将后续数据包传递给应用层。在游戏中，这会导致玩家操作的响应滞后，尤其是在大量数据包同时传输时。
流量控制与拥塞控制的“激进”性: TCP 的流量控制和拥塞控制是为了整体网络稳定而设计的。它们可能会为了避免网络拥塞而主动降低发送速率，即使你的本地网络状况良好。这可能会导致游戏在网络波动时表现不佳，即使你的游戏带宽需求不高。
面向字节流的麻烦: TCP 提供的是字节流，而游戏通信往往是有明确消息边界的数据包（例如：一个玩家的移动指令、一个敌人被击杀的事件）。开发者需要自行实现数据包的分割、组装、序列化和反序列化逻辑，增加了开发复杂性。
3. 克服 TCP 劣势的策略与挑战：
如果坚持只使用 TCP，开发者需要采取一系列策略来弥补其不足：
应用层协议设计（自定义可靠 UDP 增强版）:
消息分割与组装: 必须在应用层实现可靠的消息分割和组装机制，为每个游戏消息添加长度字段和序列号，以解决 TCP 的字节流问题。
选择性确认与重传: 模拟 UDP 的思路，为关键消息设计自己的确认和重传机制。但是，这需要精心设计，避免与 TCP 本身的重传机制产生冲突或叠加延迟。
优先级与丢弃策略: 区分不同重要性的消息。例如，玩家移动指令可能可以容忍轻微延迟甚至丢弃（在下个更新包中纠正），而死亡事件则必须保证送达。可以为高优先级消息设置更短的重传超时时间，或者在应用层实现更智能的丢包检测和恢复。
状态同步与预测: 对于玩家的移动、转向等，在客户端进行本地预测，然后将操作发送到服务器。服务器处理后，将最终状态同步回客户端。这样可以在一定程度上隐藏网络延迟。
帧同步与状态压缩: 尽量压缩游戏状态数据，提高带宽利用率。同时，考虑帧同步的策略，将连续的多个游戏状态打包在一个数据包中发送，减少 TCP 的连接和确认开销。
管理连接生命周期: 尽量减少不必要的连接建立和断开。保持长连接，并使用心跳包来检测连接状态，避免因短暂的网络波动导致连接频繁断开和重连。
对TCP行为进行微调（受限）: 操作系统层面允许对 TCP 参数进行一些微调（如 RTT 估算、重传超时时间），但这通常是全局性的，且效果有限，并且可能对其他网络应用产生影响。
利用多线程或异步 IO: 为了避免阻塞主游戏循环，需要使用多线程或异步 IO 模型来处理网络通信，将网络 IO 与游戏逻辑分离。
处理队头阻塞: 这是一个非常棘手的挑战。开发者可能需要设计更精细的数据包管理机制，例如将不同类型的消息放入不同的流或队列中，并为每个队列独立管理确认和重传。但是，由于 TCP 底层是单一的字节流，这种分离的有效性仍然有限。
4. 哪些类型的游戏可能“勉强”可行？
回合制策略游戏: 玩家操作不频繁，对延迟不敏感，每次操作（如一个回合的指令）可以看作一个相对独立的消息，TCP 的可靠性反而更显重要。
卡牌游戏、棋类游戏: 同回合制游戏，对实时性要求较低。
非高度实时交互的 MMORPG 的部分功能: 例如，聊天系统、交易系统、任务领取等，这些功能对延迟要求不高，TCP 的可靠性更重要。
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如今，仅使用 TCP 协议来开发实时多人在线网络游戏是“可行”的，但极其不推荐，特别是在追求高响应速度和流畅体验的动作类游戏中。
可行性在于: TCP 提供了基础的可靠通信，可以满足某些非实时或低延迟要求的游戏功能。
劣势是根本性的: TCP 的可靠性设计带来的延迟、队头阻塞以及流量/拥塞控制的保守性，与实时在线游戏的核心需求——低延迟和高吞吐量——存在本质冲突。
克服挑战的代价: 开发者需要花费大量的精力在应用层重新实现或模拟 UDP 的特性，甚至更复杂的网络处理逻辑，这相当于在 TCP 之上构建了一套“类 UDP”的通信系统，成本极高且效果可能不如直接使用 UDP。
行业主流做法：
目前绝大多数实时多人在线游戏，尤其是对实时性要求较高的游戏，都会选择 UDP 作为传输层协议，并在此基础上构建自己的可靠性、消息排序、流量控制、拥塞控制等应用层协议。而 TCP 则常用于非实时性要求高的辅助功能，例如登录服务器、版本更新、数据下载等。
因此，虽然理论上可行，但在实际项目开发中，选择仅使用 TCP 来开发实时多人在线游戏是一个效率低下、体验受限的决策，强烈不建议。
网友意见
1. 多人游戏可以同时支持 TCP/UDP
2. 优先使用 UDP
3. 网络不允许时 fall back 回 TCP去。
4. Flash可以用 UDP的，RTMFP，可以在服务器本地启一个 RTMFP转换到裸 UDP的网关。
5. TCP可以胜任 DiabloIII这样的 ARPG游戏，很难（不好）胜任lol，dota，fps这些类型。
6. 局域网区别不大，公网区别很大，特别是高峰期想要流畅的话。
欢迎使用我的快速可靠协议 KCP，为你的应用提供更低延迟的 UDP可靠传输机制：
GitHub - skywind3000/kcp: KCP - A Fast and Reliable ARQ Protocol
比 libenet，udt之流 靠谱很多。
最简单的测试 kcp，可以使用 kcptun 来加速 shadowsocks：
GitHub - xtaci/kcptun: an extremely simple & fast udp tunnel based on kcp protocol
Shadowsocks 通过 kcptun 加速以后，可以直接无卡顿的看 *tube 上 1080p 的视频。
下面是看 *tube 的效果：563Kbps
下面是经过 kcptun 以后加速看 *tube 的效果：1729kbps
*tube 视频传输速度从原来的：563kbps（70KB/s）上升到1729kbps（216KB/s），可以流畅看 HD画质的视频了。
没错，具备了 HD画质的传输能力以后，你可以任意看最新的大片了，比去电影院便宜，有中文字幕。
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