网络虚拟环境图形架构设计

目 录

第1部分 基 础

第1章 概述 3

1.1 什么是NVE和NG 3

1.2 共享虚拟环境的幻象 4

1.3 一些历史 5

1.3.1 Internet 7

1.3.2 模拟器 12

1.3.3 Multiuser dungeons 16

1.3.4 电子游戏 17

1.3.5 虚拟现实系统 22

1.3.6 MMORPG 24

1.3.7 社交空间 27

1.4 研究软件架构 29

1.4.1 软件的作用和责任 31

1.4.2 与其他网络代码的区别 31

1.5 架构 32

参考文献 33

第2章 基础知识 37

2.1 类鸟群（boids） 37

2.1.1 Boid规则 38

2.1.2 独立实施 39

2.2 分布式类鸟群：概念 42

2.3 分布式类鸟群：实施 43

2.3.1 修订的模拟器和数据模型 44

2.3.2 网络的概念 45

2.3.3 网络协议 46

2.3.4 网络组件的实现 47

2.3.5 发送UDP数据包 48

2.3.6 发送TCP数据流 51

2.4 镜像 54

参考文献 58

第3章 Internet概述 59

3.1 Internet 59

3.2 应用层（Application） 62

3.2.1 应用层协议 63

3.2.2 应用程序的QoS 64

3.2.3 常见的应用程序和端口 64

3.2.4 RFC 65

3.2.5 DNS 66

3.2.6 Telnet和HTTP 67

3.3 传输层（Transport Layer） 69

3.3.1 UDP的实现 69

3.3.2 TCP的基础知识 72

3.3.3 TCP的可靠性 73

3.3.4 打开和关闭TCP连接 79

3.3.5 TCP中的流量控制和拥塞避免 81

3.4 网络层（Network Layer） 82

3.4.1 网络地址转换 84

3.4.2 IP数据包 85

3.4.3 Ping、traceroute和ICMP 89

3.4.4 Internet上的路由 91

3.4.5 DHCP 92

3.5 链路（Link）和物理层（Physics Layer） 93

3.5.1 以太网（Ethernet） 94

3.5.2 对比 95

3.6 未来网络设备 95

3.6.1 组播传输（Multicast） 96

3.6.2 网络QoS 97

3.7 总结 99

参考文献 99

第4章 更进一步 101

4.1 类鸟群 101

4.1.1 架构 102

4.1.2 协议 103

4.1.3 重构代码库 103

4.2 简单的点对点对等模式 105

4.2.1 系统架构 105

4.2.2 数据模型 106

4.2.3 网络 108

4.2.4 协议 109

4.3 主控者的点对点 111

4.3.1 系统架构 113

4.3.2 数据模型 113

4.3.3 网络 114

4.3.4 协议 115

4.4 会合服务器的点对点 118

4.4.1 系统架构 119

4.4.2 数据模型 120

4.4.3 网络 121

4.4.4 协议 121

4.5 客户端/服务器 123

4.5.1 系统架构 123

4.5.2 数据模型 125

4.5.3 网络 125

4.5.4 协议 127

4.6 多播 128

4.6.1 系统架构 130

4.6.2 数据模型 130

4.6.3 网络 131

4.6.4 协议 133

4.7 扩展 134

4.7.1 协议设计 134

4.7.2 网络补偿 135

4.7.3 规模 135

4.7.4 二进制协议 135

4.8 结论 136

参考文献 136

第2部分 基 本 原 理

第5章 网络图形学中的问题 139

5.1 独立系统的架构 139

5.1.1 引擎和引擎框架 141

5.1.2 模块 143

5.1.3 内容 144

5.1.4 行为 145

5.2 网络的职责 145

5.2.1 设备I/O共享 146

5.2.2 数据模型共享 147

5.2.3 命令/事件流 148

5.2.4 规模与应对 149

5.3 初始化 149

5.4 服务器和对等机的响应 151

5.5 关键和非关键 152

5.6 同步或非同步 153

5.7 所有权和锁 154

5.8 持久性 154

5.9 延迟与带宽 155

5.10 总结 155

参考文献 156

第6章 套接字与中间件 159

6.1 中间件的作用 159

6.2 低层次套接字API 160

6.2.1 主函数 160

6.2.2 命名辅助函数和选项 162

6.2.3 网络字节顺序 164

6.2.4 范例 165

6.2.5 套接字使用模式 169

6.2.6 Windows 170

6.2.7 同步I/O 170

6.2.8 评论和探讨 172

6.3 C和C++网络中间件 173

6.3.1 HawkNL 173

6.3.2 SDL_Net 173

6.3.3 ACE 175

6.4 结论 177

参考文献 177

第7章 中间件和基于消息的系统 179

7.1 基于消息的系统 179

7.2 DIS 179

7.3 X3D和DIS 182

7.3.1 X3D基础 183

7.3.2 数据流和动画 184

7.3.3 脚本和接口 187

7.3.4 VRML/X3D网络策略 191

7.3.5 X3D和DIS方案 194

7.4 X3D、HawkNL和DIS 195

7.4.1 发送DIS数据包 195

7.4.2 接收DIS数据包 198

7.5 结论 199

参考文献 200

第8章 中间件和对象共享系统 203

8.1 对象共享系统 203

8.2 RakNet 205

8.3 使用对象共享的类鸟群 207

8.3.1 主应用程序 213

8.3.2 讨论 217

8.4 一般的对象共享 217

8.4.1 共享策略 217

8.4.2 可见性和采样率 218

8.5 所有权 218

8.6 场景图、对象共享和消息 223

8.7 结论 224

参考文献 225

第9章 其他网络组件 227

9.1 远程方法调用 227

9.1.1 RPC 228

9.1.2 XML-RPC 234

9.1.3 CORBA 235

9.1.4 讨论 236

9.2 DIVE 237

9.2.1 DIVE概述 237

9.2.2 DIVE实体 240

9.2.3 事件 244

9.2.4 脚本和事件作用域 247

9.2.5 网络 248

9.2.6 讨论 249

9.3 系统架构 249

9.4 结论 251

参考文献 252

第3部分 实 际 系 统

第10章 需求 259

10.1 一致性 260

10.1.1 系统角度 260

10.1.2 合理性和公平性 261

10.1.3 一致性—吞吐量的权衡 263

10.2 延迟和抖动 263

10.2.1 网络延迟的来源 264

10.2.2 抖动 265

10.2.3 时钟和延迟与抖动的测量 267

10.2.4 用户容忍度 269

10.2.5 在特定的系统中延迟的影响 271

10.3 带宽 272

10.3.1 测量法 273

10.3.2 交通模式 273

10.3.3 阻塞 277

10.4 互联网的状态 277

10.5 连接性 279

10.6 案例研究：BurnoutTM Paradise 281

10.6.1 汽车“力学” 282

10.6.2 游戏阶段和时间同步 283

10.6.3 游戏主机和对等网络 285

10.7 结论 285

参考文献 285

第11章 延迟和一致性 293

11.1 延时的影响 293

11.2 哑客户端（dumb client）和锁步（lockstep）同步 296

11.2.1 哑客户端 296

11.2.2 锁步同步 297

11.3 保守的模拟 298

11.4 时间 299

11.5 乐观的算法 302

11.6 客户端的超前预测 303

11.7 外推算法 306

11.7.1 基本航位推算 307

11.7.2 航位推算的变化方法 311

11.8 插值、播出延迟及本地延迟 312

11.9 本地知觉过滤器 317

11.10 暴露延时 320

11.11 结论 321

参考文献 321

第12章 可拓展性 327

12.1 服务架构 328

12.1.1 意识 328

12.1.2 队列、团队和服务的体系结构 329

12.2 兴趣管理概述 332

12.3 空间模型 335

12.3.1 区域模型 335

12.3.2 动态空间模型 337

12.3.3 能见度模型 338

12.4 交互规范和兴趣管理 341

12.4.1 兴趣的表达 341

12.4.2 兴趣管理 343

12.4.3 分布式兴趣管理的实例 344

12.5 从网络体系结构分离的兴趣管理 347

12.5.1 消息路由和消息过滤 347

12.5.2 作为管道过滤 348

12.5.3 路由和过滤的例子 349

12.5.4 网络层的委托组通信 350

12.6 服务器分区 351

12.6.1 服务器任务和静态分区 352

12.6.2 接缝和切换 353

12.6.3 负载平衡和动态分区 355

12.7 组通信服务 358

12.7.1 反射和隧道 359

12.7.2 自动覆盖多播 360

12.7.3 点对点通信的gossiping 360

12.7.4 特定组通信的路由服务 361

12.8 点对点 361

12.8.1 非结构化的点对点系统 362

12.8.2 结构化的对等网络系统 363

12.8.3 使用DHT的点对点支持 365

12.8.4 本地兴趣系统 366

12.8.5 自由更新的区域和边界集合 369

12.9 结论 371

参考文献 372

第13章 应用程序支持问题 383

13.1 安全和欺骗 383

13.1.1 客户端攻击 384

13.1.2 网络级别 386

13.1.3 服务器端 388

13.1.4 社会性 388

13.1.5 反响 389

13.2 二进制协议和压缩 389

13.2.1 二进制编码 389

13.2.2 压缩 391

13.3 流媒体 392

13.3.1 音频和视频 392

13.3.2 几何体和动画 394

13.3.3 混合和分组 397

13.4 重提协议决策 397

13.5 持久性和分层服务 398

13.6 集群 399

13.6.1 多显示系统 399

13.6.2 大规模模型 401

13.7 瘦客户机 402

13.8 结论 402

参考文献 403

网络虚拟环境图形架构设计

目 录

·IV·

·V·

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