Luotettavan UDP-pohjaisen protokollan toteutus

Abstract

Tämän insinöörityön tavoitteena oli luoda pelikäyttöön soveltuva verkkoliikenneprotokolla. Protokollan tulisi pystyä tarvittaessa varmistamaan pakettien perillemeno, järjestys ja tarjoamaan helppo tapa luoda nopea yhteys koneiden välille. Protokollaa tullaan myöhemmin hyödyntämään peliprojekteissa.

Insinöörityössä valittiin sopiva protokolla oman protokollan pohjaksi. Tekstissä käydään läpi IP-, TCP- ja UDP-protokollien tuomat ominaisuudet sekä niiden heikkoudet ja vahvuudet. Lisäksi tutkitaan TCP- ja UDP-protokollien käyttöä rinnakkain. Lopulta päädytään käyttämään oman protokollan pohjana UDP-protokollaa.

UDP-protokollan päälle suunniteltiin seuraavat ominaisuudet: saapuvien pakettien tunnistaminen, kadonneen paketin tunnistaminen, pakettien pitäminen järjestyksessä, kadonneiden pakettien uudelleenlähetys, duplikaattipakettien tunnistaminen, virtuaaliyhteyden luominen ja ylläpitäminen sekä ruuhkanhallinta. Suunnitelmien pohjalta toteutettiin tarvittavat ominaisuudet. Työssä hyödynnettiin myös Boost.Asio-kirjastoa UDP-pakettien lähettämiseen ja vastaanottamiseen.

Insinöörityön lopputuloksena syntyi toimiva prototyyppi luotettavasta UDP-pohjaisesta protokollasta. Lisäksi työssä myös esitellään, kuinka protokollan avulla voidaan luoda asiakas-palvelin-mallin mukainen rakenne.

The goal of this thesis was to create a suitable network protocol for games. The protocol should be able to, if necessary, ensure the successful delivery of packets, keep the order of sent packets and offer a simple way to create a fast connection between two computers. This protocol will later be used in game development projects.

In this thesis an appropriate protocol was chosen to be the basis of the protocol. The text goes though the properties of IP, TCP and UDP as well as their weaknesses and strengths. Also the possibility of using TCP and UDP in parallel is explored. In the end UDP was chosen as the base of the protocol.

The following properties were designed to be implemented on top of the UDP: recognizing incoming packets, identifying lost packets, maintaining the proper sequence of the packets, resending lost packets, detecting duplicate packets, creating and maintaining virtual connection and flow control. After the design process, all of the necessary features were implemented. The thesis also utilized Boost.Asio library to send and receive UDP packets.

The result of the project was a functioning prototype of a reliable UDP based protocol. In addition, the thesis also presents how to create a client-server model using the protocol.