게임 네트워킹

네트워킹 기능을 개발하고 DirectX 게임에 통합하는 방법을 알아봅니다.

개념 한눈에 보기

대규모 멀티 플레이어 게임에 대한 간단한 독립 실행형 게임이든 관계없이 DirectX 게임에서 다양한 네트워킹 기능을 사용할 수 있습니다. 네트워킹의 가장 간단한 사용은 중앙 네트워크 서버에 사용자 이름과 게임 점수를 저장하는 것입니다.

네트워킹 API는 인프라(클라이언트 서버 또는 인터넷 피어 투 피어) 모델을 사용하는 다중 플레이어 게임과 임시(로컬 피어 투 피어) 게임에 필요합니다. 서버 기반 다중 플레이어 게임의 경우 중앙 게임 서버는 일반적으로 대부분의 게임 작업을 처리하고 클라이언트 게임 앱은 입력, 그래픽 표시, 오디오 재생 및 기타 기능에 사용됩니다. 네트워크 전송의 속도와 대기 시간은 만족스러운 게임 환경에 대한 우려입니다.

피어 투 피어 게임의 경우 각 플레이어의 앱은 입력 및 그래픽을 처리합니다. 대부분의 경우 게임 플레이어는 근접한 위치에 있으므로 네트워크 대기 시간이 낮아야 하지만 여전히 문제가 됩니다. 피어를 검색하고 연결을 설정하는 방법이 문제가 됩니다.

단일 플레이어 게임의 경우 중앙 웹 서버 또는 서비스를 사용하여 사용자 이름, 게임 점수 및 기타 정보를 저장하는 경우가 많습니다. 이러한 게임에서 네트워킹 전송의 속도와 대기 시간은 게임 운영에 직접적인 영향을 주지 않으므로 덜 우려됩니다.

네트워크 조건은 언제든지 변경될 수 있으므로 네트워킹 API를 사용하는 모든 게임은 발생할 수 있는 네트워크 예외를 처리해야 합니다. 네트워크 예외 처리에 대한 자세한 내용은 네트워킹 기본 사항참조하세요.

방화벽 및 웹 프록시는 일반적이며 네트워킹 기능을 사용하는 기능에 영향을 줄 수 있습니다. 네트워킹을 사용하는 게임은 방화벽 및 프록시를 제대로 처리할 수 있도록 준비해야 합니다.

모바일 디바이스의 경우 로밍 또는 데이터 비용이 상당할 수 있는 요금제 네트워크에서 사용 가능한 네트워크 리소스를 모니터링하고 그에 따라 동작하는 것이 중요합니다.

네트워크 격리는 Windows에서 사용하는 앱 보안 모델의 일부입니다. Windows는 네트워크 경계를 적극적으로 검색하고 네트워크 격리에 대한 네트워크 액세스 제한을 적용합니다. 앱은 네트워크 액세스 범위를 정의하기 위해 네트워크 격리 기능을 선언해야 합니다. 이러한 기능을 선언하지 않으면 앱은 네트워크 리소스에 액세스할 수 없습니다. Windows에서 앱에 대한 네트워크 격리를 적용하는 방법에 대한 자세한 내용은 네트워크 격리 기능을 구성하는 방법을 참조하세요.

디자인 고려 사항

DirectX 게임에서 다양한 네트워킹 API를 사용할 수 있습니다. 따라서 올바른 API를 선택하는 것이 중요합니다. Windows는 앱이 인터넷 또는 개인 네트워크를 통해 다른 컴퓨터 및 디바이스와 통신하는 데 사용할 수 있는 다양한 네트워킹 API를 지원합니다. 첫 번째 단계는 앱에 필요한 네트워킹 기능을 파악하는 것입니다.

이러한 API는 게임에 더 많이 사용되는 네트워크 API입니다.

• TCP 및 소켓 - 안정적인 연결을 제공합니다. 보안이 필요하지 않은 게임 작업에 TCP를 사용합니다. TCP를 사용하면 서버의 크기를 쉽게 조정할 수 있으므로 인프라(클라이언트-서버 또는 인터넷 피어 투 피어) 모델을 사용하는 게임에서 일반적으로 사용됩니다. TCP는 Wi-Fi Direct 및 Bluetooth를 통해 임시(로컬 피어 투 피어) 게임에서도 사용할 수 있습니다. TCP는 일반적으로 게임 개체 이동, 문자 조작, 텍스트 채팅 및 기타 작업에 사용됩니다. StreamSocket 클래스는 Microsoft Store 게임에서 사용할 수 있는 TCP 소켓을 제공합니다. StreamSocket 클래스는 Windows::Networking::Sockets 네임스페이스의 관련 클래스와 함께 사용됩니다.
• SSL을 사용하는 TCP 및 소켓 - 도청을 방지하는 안정적인 연결을 제공합니다. 보안이 필요한 게임 작업에 SSL과 TCP 연결을 사용합니다. SSL의 암호화 및 오버헤드는 대기 시간 및 성능에 비용이 추가되므로 보안이 필요한 경우에만 사용됩니다. SSL이 있는 TCP는 일반적으로 로그인, 구매 및 거래 자산, 게임 캐릭터 생성 및 관리에 사용됩니다. StreamSocket 클래스는 SSL을 지원하는 TCP 소켓을 제공합니다.
• UDP 및 소켓 - 낮은 오버헤드로 신뢰할 수 없는 네트워크 전송을 제공합니다. UDP는 짧은 대기 시간이 필요하고 일부 패킷 손실을 허용할 수 있는 게임 작업에 사용됩니다. 이는 격투 게임, 슈팅 게임 및 트레이서, 네트워크 오디오 및 음성 채팅에 자주 사용됩니다. DatagramSocket 클래스는 Microsoft Store 게임에서 사용할 수 있는 UDP 소켓을 제공합니다. DatagramSocket 클래스는 Windows::Networking::Sockets 네임스페이스의 관련 클래스와 함께 사용됩니다.
• HTTP 클라이언트 - HTTP 서버에 대한 신뢰할 수 있는 연결을 제공합니다. 가장 일반적인 네트워킹 시나리오는 정보를 검색하거나 저장하는 웹 사이트에 액세스하는 것입니다. 간단한 예는 웹 사이트를 사용하여 사용자 정보 및 게임 점수를 저장하는 게임입니다. 보안을 위해 SSL과 함께 사용하는 경우 HTTP 클라이언트를 로그인, 구매, 거래 자산, 게임 캐릭터 생성 및 관리에 사용할 수 있습니다. HttpClient 클래스는 Microsoft Store 게임에서 사용할 최신 HTTP 클라이언트 API를 제공합니다. HttpClient 클래스는 Windows::Web::Http 네임스페이스의 관련 클래스와 함께 사용됩니다.

DirectX 게임에서 네트워크 예외 처리

DirectX 게임에서 네트워크 예외가 발생하면 이는 심각한 문제 또는 실패를 나타냅니다. 네트워킹 API를 사용하는 경우 여러 가지 이유로 예외가 발생할 수 있습니다. 종종 예외는 네트워크 연결의 변경 또는 원격 호스트 또는 서버의 다른 네트워킹 문제로 인해 발생할 수 있습니다.

네트워킹 API를 사용하는 경우 예외의 일부 원인은 다음과 같습니다.

• 호스트 이름 또는 URI에 대한 사용자의 입력에는 오류가 포함되어 있으며 유효하지 않습니다.
• 호스트 이름 또는 URI를 조회할 때 이름 확인 실패가 발생합니다.
• 네트워크 연결 손실 또는 변경
• 소켓 또는 HTTP 클라이언트 API를 사용하는 네트워크 연결 실패
• 네트워크 서버 또는 원격 엔드포인트 오류입니다.
• 기타 네트워킹 오류입니다.

네트워크 오류(예: 연결 손실 또는 변경, 연결 오류 및 서버 오류)의 예외는 언제든지 발생할 수 있습니다. 이러한 오류로 인해 예외가 발생됩니다. 앱에서 예외를 처리하지 않으면 런타임에 의해 전체 앱이 종료될 수 있습니다.

대부분의 비동기 네트워크 메서드를 호출할 때 예외를 처리하는 코드를 작성해야 합니다. 경우에 따라 예외가 발생하면 네트워크 메서드를 다시 시도하여 문제를 해결할 수 있습니다. 다른 경우에는 앱이 이전에 캐시된 데이터를 사용하여 네트워크 연결 없이 계속하도록 계획해야 할 수도 있습니다.

UWP(유니버설 Windows 플랫폼) 앱은 일반적으로 단일 예외를 던집니다. 예외 처리기는 예외의 원인에 대한 자세한 정보를 검색하여 오류를 더 잘 이해하고 적절한 결정을 내릴 수 있습니다.

UWP 앱인 DirectX 게임에서 예외가 발생하면 오류 원인에 대한 HRESULT 값을 검색할 수 있습니다. Winerror.h 포함 파일에는 네트워크 오류를 포함하는 가능한 HRESULT 값의 큰 목록이 포함되어 있습니다.

네트워킹 API는 예외의 원인에 대한 이 자세한 정보를 검색하는 다양한 방법을 지원합니다.

• 예외를 발생시킨 오류의 HRESULT 값을 검색하는 메서드입니다. 잠재적인 HRESULT 값의 가능한 목록은 크고 지정되지 않았습니다. HRESULT 값은 네트워킹 API를 사용할 때 검색할 수 있습니다.
• HRESULT 값을 열거형 값으로 변환하는 도우미 메서드입니다. 가능한 열거형 값 목록이 지정되고 상대적으로 작습니다. 소켓 클래스에서 사용할 수 있는 도우미 메서드는 Windows::Networking::Sockets에 있습니다.

Windows.Networking.Sockets의 예외

전달된 문자열이 유효한 호스트 이름(호스트 이름에 허용되지 않는 문자 포함)이 아닌 경우 소켓과 함께 사용되는 HostName 클래스의 생성자는 예외를 throw할 수 있습니다. 앱이 게임을 위한 피어 연결의 HostName에 대한 입력을 사용자로부터 받을 경우, 생성자는 try/catch 블록 내에 있어야 합니다. 예외가 발생하면 앱은 사용자에게 알림을 보내고 새 호스트 이름을 요청할 수 있습니다.

사용자로부터 호스트 이름에 대한 문자열의 유효성을 검사하는 코드 추가

// Define some variables at the class level.
Windows::Networking::HostName^ remoteHost;

bool isHostnameFromUser = false;
bool isHostnameValid = false;

///...

// If the value of 'remoteHostname' is set by the user in a control as input 
// and is therefore untrusted input and could contain errors. 
// If we can't create a valid hostname, we notify the user in statusText 
// about the incorrect input.

String ^hostString = remoteHostname;

try 
{
    remoteHost = ref new Windows::Networking:Host(hostString);
    isHostnameValid = true;
}
catch (InvalidArgumentException ^ex)
{
    statusText->Text = "You entered a bad hostname, please re-enter a valid hostname.";
    return;
}

isHostnameFromUser = true;

// ... Continue with code to execute with a valid hostname.

Windows.Networking.Sockets 네임스페이스에는 소켓을 사용할 때 오류를 처리하기 위한 편리한 도우미 메서드와 열거형이 있습니다. 이는 앱에서 특정 네트워크 예외를 다르게 처리하는 데 유용할 수 있습니다.

DatagramSocket, StreamSocket또는 StreamSocketListener 작업에서 오류가 발생하여 예외가 발생합니다. 예외의 원인은 HRESULT 값으로 표시되는 오류 값입니다. SocketError.GetStatus 메서드는 네트워크 오류를 소켓 작업에서 SocketErrorStatus 열거형 값으로 변환하는 데 사용됩니다. 대부분의 SocketErrorStatus 열거형 값은 네이티브 Windows 소켓 작업에서 반환된 오류에 해당합니다. 앱은 특정 SocketErrorStatus 열거형 값을 필터링하여 예외의 원인에 따라 앱 동작을 수정할 수 있습니다.

매개 변수 유효성 검사 오류의 경우 앱은 예외의 HRESULT 사용하여 예외를 발생시킨 오류에 대한 자세한 정보를 알아볼 수도 있습니다. 가능한 HRESULT 값은 Winerror.h 헤더 파일에 나열됩니다. 대부분의 매개 변수 유효성 검사 오류의 경우, 반환되는 HRESULT는 E_INVALIDARG입니다.

스트림 소켓 연결을 시도할 때 예외를 처리하는 코드 추가

using namespace Windows::Networking;
using namespace Windows::Networking::Sockets;
    
    // Define some more variables at the class level.

    bool isSocketConnected = false
    bool retrySocketConnect = false;

    // The number of times we have tried to connect the socket.
    unsigned int retryConnectCount = 0;

    // The maximum number of times to retry a connect operation.
    unsigned int maxRetryConnectCount = 5; 
    ///...

    // We pass in a valid remoteHost and serviceName parameter.
    // The hostname can contain a name or an IP address.
    // The servicename can contain a string or a TCP port number.

    StreamSocket ^ socket = ref new StreamSocket();
    SocketErrorStatus errorStatus; 
    HResult hr;

    // Save the socket, so any subsequent steps can use it.
    CoreApplication::Properties->Insert("clientSocket", socket);

    // Connect to the remote server. 
    create_task(socket->ConnectAsync(
            remoteHost,
            serviceName,
            SocketProtectionLevel::PlainSocket)).then([this] (task<void> previousTask)
    {
        try
        {
            // Try getting all exceptions from the continuation chain above this point.
            previousTask.get();

            isSocketConnected = true;
            // Mark the socket as connected. We do not really care about the value of the property, but the mere 
            // existence of  it means that we are connected.
            CoreApplication::Properties->Insert("connected", nullptr);
        }
        catch (Exception^ ex)
        {
            hr = ex.HResult;
            errorStatus = SocketStatus::GetStatus(hr); 
            if (errorStatus != Unknown)
            {
                                                                switch (errorStatus) 
                   {
                    case HostNotFound:
                        // If the hostname is from the user, this may indicate a bad input.
                        // Set a flag to ask the user to re-enter the hostname.
                        isHostnameValid = false;
                        return;
                        break;
                    case ConnectionRefused:
                        // The server might be temporarily busy.
                        retrySocketConnect = true;
                        return;
                        break; 
                    case NetworkIsUnreachable: 
                        // This could be a connectivity issue.
                        retrySocketConnect = true;
                        break;
                    case UnreachableHost: 
                        // This could be a connectivity issue.
                        retrySocketConnect = true;
                        break;
                    case NetworkIsDown: 
                        // This could be a connectivity issue.
                        retrySocketConnect = true;
                        break;
                    // Handle other errors. 
                    default: 
                        // The connection failed and no options are available.
                        // Try to use cached data if it is available. 
                        // You may want to tell the user that the connect failed.
                        break;
                }
                }
                else 
                {
                    // Received an Hresult that is not mapped to an enum.
                    // This could be a connectivity issue.
                    retrySocketConnect = true;
                }
            }
        });
    }

Windows.Web.Http의 예외

전달된 문자열이 유효한 URI(URI에서 허용되지 않는 문자 포함)가 아닌 경우 Windows::Web::Http::HttpClient 사용하는 Windows::Foundation::Uri 클래스의 생성자는 예외를 throw할 수 있습니다. C++에서는 문자열을 URI로 변환할 수 있는 방법이 없습니다. 앱이 사용자로부터 Windows::Foundation::Uri처리에 필요한 입력을 받는 경우, 생성자는 try/catch 블록 내에 있어야 합니다. 예외가 발생하면 앱은 사용자에게 알리고 새 URI를 요청할 수 있습니다.

앱은 또한 URI의 스키마가 HTTP 또는 HTTPS인지 확인해야 합니다. 이것들은 Windows::Web::Http::HttpClient 에서 지원되는 유일한 스키마이기 때문입니다.

사용자로부터 URI에 대한 문자열의 유효성을 검사하는 코드 추가

    // Define some variables at the class level.
    Windows::Foundation::Uri^ resourceUri;

    bool isUriFromUser = false;
    bool isUriValid = false;

    ///...

    // If the value of 'inputUri' is set by the user in a control as input 
    // and is therefore untrusted input and could contain errors. 
    // If we can't create a valid hostname, we notify the user in statusText 
    // about the incorrect input.

    String ^uriString = inputUri;

    try 
    {
        isUriValid = false;
        resourceUri = ref new Windows::Foundation:Uri(uriString);

        if (resourceUri->SchemeName != "http" && resourceUri->SchemeName != "https")
        {
            statusText->Text = "Only 'http' and 'https' schemes supported. Please re-enter URI";
            return;
        }
        isUriValid = true;
    }
    catch (InvalidArgumentException ^ex)
    {
        statusText->Text = "You entered a bad URI, please re-enter Uri to continue.";
        return;
    }

    isUriFromUser = true;


    // ... Continue with code to execute with a valid URI.

Windows::Web::Http 네임스페이스에는 편리한 함수가 부족합니다. 따라서 이 네임스페이스의 HttpClient 및 기타 클래스를 사용하는 앱은 HRESULT 값을 사용해야 합니다.

C++를 사용하는 앱에서 Platform::Exception 예외가 발생할 때 앱 실행 중 오류를 나타냅니다. Platform::Exception::HResult 속성은 특정 예외에 할당된 HRESULT를 반환합니다. Platform::Exception::Message 속성은 HRESULT 값과 연결된 시스템 제공 문자열을 반환합니다. 가능한 HRESULT 값은 Winerror.h 헤더 파일에 나열됩니다. 앱은 특정 HRESULT 값을 필터링하여 예외의 원인에 따라 앱 동작을 수정할 수 있습니다.

대부분의 매개 변수 유효성 검사 오류의 경우, 반환되는 HRESULT는 E_INVALIDARG입니다. 일부 잘못된 메서드 호출의 경우 HRESULT가 반환되며, 이는 E_ILLEGAL_METHOD_CALL을 의미합니다.

httpClient 사용하여 HTTP 서버에 연결하려고 할 때 예외를 처리하는 코드 추가

using namespace Windows::Foundation;
using namespace Windows::Web::Http;
    
    // Define some more variables at the class level.

    bool isHttpClientConnected = false
    bool retryHttpClient = false;

    // The number of times we have tried to connect the socket
    unsigned int retryConnectCount = 0;

    // The maximum number of times to retry a connect operation.
    unsigned int maxRetryConnectCount = 5; 
    ///...

    // We pass in a valid resourceUri parameter.
    // The URI must contain a scheme and a name or an IP address.

    HttpClient ^ httpClient = ref new HttpClient();
    HResult hr;

    // Save the httpClient, so any subsequent steps can use it.
    CoreApplication::Properties->Insert("httpClient", httpClient);

    // Send a GET request to the HTTP server. 
    create_task(httpClient->GetAsync(resourceUri)).then([this] (task<void> previousTask)
    {
        try
        {
            // Try getting all exceptions from the continuation chain above this point.
            previousTask.get();

            isHttpClientConnected = true;
            // Mark the HttClient as connected. We do not really care about the value of the property, but the mere 
            // existence of  it means that we are connected.
            CoreApplication::Properties->Insert("connected", nullptr);
        }
        catch (Exception^ ex)
        {
            hr = ex.HResult;
                                                switch (errorStatus) 
               {
                case WININET_E_NAME_NOT_RESOLVED:
                    // If the Uri is from the user, this may indicate a bad input.
                    // Set a flag to ask user to re-enter the Uri.
                    isUriValid = false;
                    return;
                    break;
                case WININET_E_CANNOT_CONNECT:
                    // The server might be temporarily busy.
                    retryHttpClientConnect = true;
                    return;
                    break; 
                case WININET_E_CONNECTION_ABORTED: 
                    // This could be a connectivity issue.
                    retryHttpClientConnect = true;
                    break;
                case WININET_E_CONNECTION_RESET: 
                    // This could be a connectivity issue.
                    retryHttpClientConnect = true;
                    break;
                case INET_E_RESOURCE_NOT_FOUND: 
                    // The server cannot locate the resource specified in the uri.
                    // If the Uri is from user, this may indicate a bad input.
                    // Set a flag to ask the user to re-enter the Uri
                    isUriValid = false;
                    return;
                    break;
                // Handle other errors. 
                default: 
                    // The connection failed and no options are available.
                    // Try to use cached data if it is available. 
                    // You may want to tell the user that the connect failed.
                    break;
            }
            else 
            {
                // Received an Hresult that is not mapped to an enum.
                // This could be a connectivity issue.
                retrySocketConnect = true;
            }
        }
    });

관련 항목

기타 리소스

• 데이터그램 소켓과 연결하기
• 스트림 소켓 사용하여 네트워크 리소스에 연결
• 네트워크 서비스에 연결
• 웹 서비스에 연결
• 네트워킹 기본 사항
• 네트워크 격리 기능을 구성하는 방법
• 루프백을 사용하도록 설정하고 네트워크 격리를 디버그하는 방법

참고 문헌

• DatagramSocket
• HttpClient
• 스트림소켓
• Windows::Web::Http 네임스페이스
• Windows::Networking::Sockets 네임스페이스

샘플 앱

• DatagramSocket 샘플
• HttpClient 샘플
• 근접 샘플
• StreamSocket 예제