RakNet学习(11) -- Creating Packets

创建数据包

 

如何将游戏数据编码到数据包中

       运行RakNet的系统，事实上所有在因特网上的系统，都是通过人们所熟知的数据包进行通信。或更加准确点在UDP下，它用的是数据报。每一个数据报由RakNet创建，并且包含了一条或多条消息。消息可以由你创建，例如位置或健康(health这个词确实不知道如何翻译好)，或者有时由RakNet内部创建的数据，例如pings。按照惯例，消息的第一个字节包含了一个从0到255的数字标识符，它用于表明消息的类型。RakNet有一大组内部使用的消息，或者插件使用的标识符。这些可以在文件MessageIdentifiers.h查看到详细信息。

       这个例子，我们在游戏中设置一个定时炸弹。我们需要下面的数据：

       1. 地雷的位置，需要3个floats值，float x，float y，float z。可以定义自己使用的向量类型。

       2. 定义一些所有系统都一致可以访问“地雷”的方法。NetworkIDObject类是非常好的一个方法。我们假设类Mine从NetworkIDObject派生。我们要存储的就是获取地雷的NetworkID。(更多信息参考Receiving Packets，Sending Packets)。

       3. 谁拥有这个地雷。如果有人猜到了地雷，我们要知道积分应该给谁。创建到player，SystemAddress的索引是非常好的，可以使用GetExternalID()方法获取SystemAddress。

       4. 地雷爆炸的时间。我们假设10秒之后地雷自动爆炸，那么获取准确的时间就非常重要了，否则炸弹会出现不同电脑上的爆炸时间不同。幸运的是，RakNet内建了这种功能，可以使用Timestamping来实现。

 

使用结构体或位流？

       最后，任何时候发送数据都是发送一个字符流。有两种很容易的方法将数据编码成为这种格式。一种是创建一种结构体，然后将它转化为(char *)，另外一种就是使用内置的BitStream类。

       创建结构体进行转化的优点是很容易修改结构，并且可以看到你事实上正在发送的数据。由于发送者和接收者能够共享定义了结构体的文件，避免了转化的错误。也没有让数据乱序，或者使用错误类型的危险。创建结构体的不足就是常常不得不改变和重新编译文件。并且丧失了使用Bitstream类进行自动压缩的便利。并且RakNet不能自动转换结构体成员的字节序。

       使用Bitstream的优点是不需要改变任何外部文件。仅仅需要一个bitstream，在其中写入你想要写入的数据，然后发送即可。可以使用“Compressed”版本的read和write方法写入相对较少的数据，例如使用它写入bool类型，仅仅需要一位。可以动态写入数据，在某些确定情况下写的值是true或者false。使用Serialize(),Write(), Read()等方法写的数据，Bitstream会自动进行网络字节序的转换。Bitstream的不足就是很容易出现数据处理错误。读取数据的方式与写入的方式不完全相同-错误的序列，或者一个字节的错误数据，或者其他的错误。

下面会介绍两种方法创建数据包。

使用结构体创建数据包

       我早先已经提到了，RakNet标识数据包类型的方法是一种惯例。数据域的第一个字节是一个单字节的枚举类型数据，它指明了数据的类型，紧跟着的是传输的数据。在包含了时间戳的数据包中，第一个字节包含了ID_TIMESTAMP，接下来的四个字节是实际的时间戳值，再向后的这个字节才是数据包数据类型的标识，它之后才是传输的实际数据。

       没有时间戳的情况

        #pragma pack(push, 1)
        struct structName
        {
                unsigned char typeId; // 数据类型
                // 放置数据
        };
        #pragma pack(pop)

       注意#prama pack(push, 1)和#prama pack(pop)，他们强制编译器(在VC++下)按照字节对齐的方式填充数据结构体。检查你自己的编译器，获得更多的相关配置信息。

 

带有时间戳

        #pragma pack(push, 1)
        struct structName
        {
        unsigned char useTimeStamp; // 赋值 ID_TIMESTAMP值
                        RakNet::Time timeStamp; // 将由RakNet::GetTime()返回的系统时间值或其他方式返回的类似值
                unsigned char typeId; // 你的类型放到这里
                // 这里放数据
        };
        #pragma pack(pop)

       注意发送数据的时候，RakNet假设timeStamp是网络字节序。必须使用timeStamp域的函数BitStream::EndianSwapBytes()实现字节序的变换。在接收系统上读取时间戳，使用if (bitStream->DoEndianSwap()) bitStream->ReverseBytes(timeStamp, sizeof(timeStamp)获得时间戳。如果使用的是BitStream这一步就不需要了。

       填充数据包。对于我们的定时地雷，我们需要使用timeStamping的格式。最终的结果应该如下这种形式…

        #pragma pack(push, 1)
        struct structName
        {
                unsigned char useTimeStamp; // 对它赋值 ID_TIMESTAMP 
                RakNet::Time timeStamp; // 将RakNet::GetTime()返回的系统时间值放到这里
                unsigned char typeId; // 应该将你定义的一个枚举类型数据放到这里，例如ID_SET_TIMED_MINE
                float x,y,z; // 地雷的位置
                NetworkID networkId; // 地雷的NetworkID, 用于当做一个方法来指向不同电脑上的地雷

                SystemAddress systemAddress; // 拥有该地雷的SystenAddress 
        };
        #pragma pack(pop)

         像上面的注释中写的，我们必须要为我们自己的数据定义枚举类型，那么当数据到达了接收函数中，我们就知道该如何处理了。你应该定义你自己的枚举类型，格式可以参考下面的格式：

        // 定义自己用的数据包ID 
        enum {
                ID_SET_TIMED_MINE = ID_USER_PACKET_ENUM,
                // 更多的枚举类型数据....
        };

注意在结构体中不能直接或间接包含指针。

       人们将指针或带指针的类放到结构体中的现象是非常普遍的错误，并且认为指针指向的数据会通过网络发送。这也不总是这种情况 – 它发送的所有数据是指针地址。

 

嵌套结构体

       使用嵌套数据结构没有问题。但是要记住，第一个字节总是数据类型。

        #pragma pack(push, 1)
        struct A
        {
                unsigned char typeId; // ID_A
        };

        struct B
        {
                unsigned char typeId; // ID_A
        };

        struct C // Struct C is of type ID_A
        {
                A a;
                B b;
        };
        struct D // Struct D is of type ID_B
         {
                B b;
                A a;
        };
        #pragma pack(pop)

 

使用BitsStreams创建数据包

        使用bitstream写入更少的数据

       我们还是以上述的地雷的例子作为例子，在这里使用bitstream将它发送出去。数据与前面是相同的。

 

        MessageID useTimeStamp; // 赋值 ID_TIMESTAMP
        RakNet::Time timeStamp; // 将RakNet::GetTime()返回的系统时间放到这里
        MessageID typeId; /这里放的是在ID_USER_PACKET_ENUM定义的枚举数据,例如 ID_SET_TIMED_MINE
        useTimeStamp = ID_TIMESTAMP;
        timeStamp = RakNet::GetTime();
        typeId=ID_SET_TIMED_MINE;
        Bitstream myBitStream;
        myBitStream.Write(useTimeStamp);
        myBitStream.Write(timeStamp);
        myBitStream.Write(typeId);
        // 假设我们有一个地雷对象Mine* mine 
        myBitStream.Write(mine->GetPosition().x);
        myBitStream.Write(mine->GetPosition().y);
        myBitStream.Write(mine->GetPosition().z);
        myBitStream.Write(mine->GetNetworkID()); // 在结构体中这里是NetworkID networkId
        myBitStream.Write(mine->GetOwner()); // 在结构体中这里是SystemAddress systemAddress

 

        如果我们将myBitStream发送到RakPeerInterface::Send()，它会内在地在这块转换为结构体。现在进行一些改进。由于有些原因，假设大多数的地雷是在0,0,0。然后可以这样发送数据。

 

        unsigned char useTimeStamp; //赋值为 ID_TIMESTAMP
        RakNet::Time timeStamp; // 将RakNet::GetTime()返回的系统时间值放到这里
        unsigned char typeId; //这里赋值一个在ID_USER_PACKET_ENUM定义的枚举类型,例如ID_SET_TIMED_MINE
        useTimeStamp = ID_TIMESTAMP;
        timeStamp = RakNet::GetTime();
        typeId=ID_SET_TIMED_MINE;
        Bitstream myBitStream;
        myBitStream.Write(useTimeStamp);
        myBitStream.Write(timeStamp);
        myBitStream.Write(typeId);
        // 假设有一个地雷对象 Mine* mine 
        // 如果雷的位置是0,0,0, 可以使用1位代替
        if (mine->GetPosition().x==0.0f && mine->GetPosition().y==0.0f && mine->GetPosition().z==0.0f)
        {
                myBitStream.Write(true);
        }
        else
        {
                myBitStream.Write(false);
                myBitStream.Write(mine->GetPosition().x);
                myBitStream.Write(mine->GetPosition().y);
                myBitStream.Write(mine->GetPosition().z);
        }
        myBitStream.Write(mine->GetNetworkID()); // 在结构体中此处为 NetworkID networkId
        myBitStream.Write(mine->GetOwner()); //在结构体中此处为SystemAddress systemAddress

 

这里可以节省3个floats类型数据大小，而仅仅需要1位。

 

共同的错误：

       在写入第一个字节的时候，确保将它转换为(MessageID)或(unsigned char)。如果你仅仅直接写入枚举类型数据，会写入一个整数(四个字节)。

       正确：

       bitStream->write((MessageID)ID_SET_TIMED_MINE);

       错误：

       bitStream->Write(ID_SET_TIMED_MINE);

       在第二种情况下，RakNet中读取出来的第一个字节是0，这个是保留给ID_INTERNAL_PING的，绝对不能忘记。

      

写入字符串

       可以使用BitStream的数组写入字符串。一种方法是先写入长度，然后写入数据，例如：

        void WriteStringToBitStream(char *myString, BitStream *output)
        {
                output->Write((unsigned short) strlen(myString));
                output->Write(myString, strlen(myString);
        }

       解码是类似的。然后，这样不太高效。RakNet存在一个内建的StringCompressor，称为stringCompressor。它是一个全局的实例。使用它将字符串写入BitStream如下：

        void WriteStringToBitStream(char *myString, BitStream *output)
        {
                stringCompressor->EncodeString(myString, 256, output);
        }

       它不仅编码字符串，sniffers无法很容易读取字符串，而且压缩了字符串。解码字符串可以按照如下的方法。

        void WriteBitStreamToString(char *myString, BitStream *input)
        {
                stringCompressor->DecodeString(myString, 256, input);
        }

        256是读取和写入的最大的字节数。在EncodeString中，如果字符串少于256，它会写入整个字符串。如果大于256个字符，将截断字符串，那么将解码为256个字符的数组，包括结束符。

       RakNet也包含一个字符串类，RakNet::RakString，可以在RakString找到。

       RakNet::RakString rakString("The value is %i", myInt);

       bitStream->write(rakString);

 

       RakString比std::string的速度快3倍。

       RakString支持Unicode。

 

编程人员注意:

       1. 可以直接将结构体写入BitsStream，只需要将结构体转化为(char *)。它会使用内存拷贝memcpy拷贝结构体。使用了结构体，就会将指针废弃，因此不要将指针写入bitstream。

       2. 如果使用string非常频繁，可以使用StringTable类来代替，它和StringCompressor类类似，但是可以使用两个字节来代替一个一直字符串。