在游戏开发中，网络模块是不可或缺的一部分。哪怕是一款单机游戏，也离不开网络。授权验证、收集玩家信息、实现玩家社交互动和玩家对战等等，都需要使用网络来实现。

目前在Unity中实现网络功能主要有三种方式，第一种是使用Unity新提供的网络引擎UNET，第二种是使用第三方的插件Photon，最后一种则是由开发者自行从底层开始设计和实现网络功能。

在本章的内容中，我们主要介绍前两种实现网络功能的方式，特别是第二种方式，它也是目前Unity项目中实现网络功能的主流解决方案。

UNET简介

Unity 5.1版本提供了全新的网络工具—UNET（Unity Networking）。Unity根据开发者的实际需求将该工具的用户分为两类：

1) 对网络相关的知识不太了解，需要借助网络快速实现相关功能的开发者。这类开发者应该使用High Level API(HLAPI)或者NetworkManager。

2) 准备构建大型网络游戏，需要强大且足够灵活的网络工具。这类开发者应该使用NetworkTransport API(LLAPI)。

开发者应当在项目构建初期就计划好网络需求，即需要使用哪些工具来实现哪些功能。有了具体规划后，再来了解相应的组件和概念，就可以节省大量的开发时间。

UNET基于多人在线游戏的概念构建，并提供了相关功能，本节将会重点介绍以下内容：
1) 授权服务器和非授权服务器
2) High Level API(HLAPI)
3) Transport Layer API
4) WebGL Support
5) Internet Services
6) NetWork View

UNET中的服务器

UNET中存在两个重要的概念，授权服务器和非授权服务器，以下分别进行介绍。

授权服务器

在讲解授权服务器之前，有必要先了解客户端的概念。

玩家从网上下载到的网络游戏即客户端，客户端本身不执行计算操作。它的作用是告诉服务器玩家将要做什么，比如释放一个技能、购买某件物品。游戏的判断逻辑和规则不在客户端执行，比如玩家释放技能的流程是这样的：玩家按下某个键，客户端将这个信息传输给服务器，服务器对该技能的伤害值进行判断，之后再将计算后的信息反馈给玩家。

整个游戏的所有规则、数据和逻辑都由授权服务器处理。玩家在客户端上执行的任何操作，都会传输到授权服务器进行判定。比如在FPS游戏中，客户端只能告诉服务器“我射出了一发子弹”，而更具体的信息如子弹射中了谁、造成了多少伤害、还剩多少发子弹，这些都由授权服务器来判定。

从根本上来说，授权服务器将玩家操作与操作的结果隔离。可以把这个过程理解为：客户端将玩家当前的信息和操作发送到服务器->服务器处理接收到的信息->服务器将新的数据发送到各个客户端。

这个机制的优点在于玩家无法在本地客户端上作弊，因为所有操作和数据的判定均由授权服务器来处理。

非授权服务器

非授权服务器和授权服务器之间的不同在于，非授权服务器并不控制客户端上各个用户的操作。玩家的输入输出和游戏逻辑均由本地客户端处理，然后本地客户端将处理结果发送给非授权服务器，非授权服务器再将这些状态同步到游戏世界中。在整个过程中，非授权服务器扮演的角色类似于中转站，并不对信息进行判定，唯一职责就是将收到的信息同步到整个游戏世界中。而在授权服务器中，判断和同步都由授权服务器来处理。

完成这种网络通信的方式有两种：远程过程调用和状态同步。

远程过程调用（Remote Procedure Calls，RPC）用来调用远程计算机上的某个方法。一方面可以从客户端调用服务器上的某个方法，另一方面则是从服务器上调用所有客户端或者指定客户端上的方法。

状态同步用于同步各个客户端中不断改变的数据。例如在MMORPG中，玩家可以看到身边别的玩家移动或者释放技能等。状态同步就是不断地将玩家的数据分发出去，这样每个客户端上的玩家都能同时知道别的玩家的所有状态。状态同步需要消耗大量带宽，所以开发人员应该尽量优化带宽数量。

High Level API

High Level API(HLAPI)是在Unity中创建多人游戏的一个功能，构建于较低级别的实时通信层之上，用来处理许多多人游戏常用的任务。它可以同时作为客户端和服务器的一部分，所以不需要专门的服务器进程。

HLAPI使用了新的命名空间：UnityEngine.Networking。它是Unity中的一个全新网络系统，简单易用，并为多人游戏提供了大量实用的功能，例如：

消息处理
通用高性能的序列化
分布式的对象管理
状态同步
网络类：Server、Client、Connection等

了解HLAPI之前，首先需要了解一下网络系统的基本概念。

(1)服务器（Server）和主机（Host）

在Unity中，一个游戏的网络系统通常是由一个服务器端和多个客户端组成的。如果没有专门的服务器端时，服务器端的角色将由某个客户端来扮演，通常称这个客户端为“Host”（主机），如下图所示。

Host下有一个客户端和服务器端，host使用的客户端被称为Local Client，除此之外的客户端被称为Remote Client。Local Client和服务器通过直接的方法调用和消息队列进行通信，因为二者在同一个进程、同一个场景中。而Remote Client和服务器则是通过普通的网络连接进行通信
。

(2)实例化（Instantiate）和生成（Spawn）

GameObject.Instantiate方法可以创建新的游戏对象，但在网络系统中，对象必须还要被“生成”(spawned)。这个操作必须在服务器上进行，然后其他客户端上也会创建出该对象。对象一旦生成，生成系统（Spawning System）会使用分布式对象生命周期管理和同步状态原则来管理这些对象。

(3)玩家（Players）和本地玩家（Local Players）

网络系统中的每一个玩家对象都是专有的，一个玩家不能控制另外一个玩家对象，因此就有了MyPlayer的概念。在添加一个玩家对象时，这个Player对象就成为该玩家客户端上的LocalPlayer。如下图所示。

HLAPI中封装好了网络相关的Serve API，开发者可以直接使用，而不需要了解底层相关的细节。HLAPI的主要功能如下：

通过Network Manager来控制游戏的网络状态。
发送和接收网络消息。
将客户端上的网络命令发送到服务器。
从服务器上对客户端进行远程过程调用。
将服务器上的网络事件发送至客户端。

Transport Layer API

在某些项目的开发中，如果HLAPI提供的功能不足以满足网络需求，开发者还可以使用Unity提供的较低级别的传输层API（Transport Layer API），它允许开发者构建自己的网络系统。

传输层API可以发送和接收消息，并以字节数组来表示，还提供了许多“服务端质量”选项以适应不同的使用场景。它侧重于灵活性和高性能，API暴露在UnityEngine.Networking.NetworkTransport中。

传输层API支持基础的网络通信服务，包括：

建立连接。
使用多种服务水平的通信。
流量控制。
统计数据。
通过中继服务器或者本地发现的服务器进行通信。

传输层API使用两种协议：通用通信UDP和用于WebGL的WebSockets。使用传输层API的常见工作流程如下。

初始化网络传输层。
配置网络拓扑。
创建服务端主机。
开始通信（处理连接、发送/接收消息）。

Unity中的第三方网络插件：Photon

虽然Unity提供了官方的UNET，但因为种种原因，当前版本的UNET并没有得到广泛的应用。在实际项目开发中，开发者要么选择自己从零构建网络系统，要么采用最为流行的第三方网络插件—Photon。

我们将使用Photon For Unity(PUN)实现游戏的网络功能。PUN是根据“房间”的概念构建的服务器系统。每一个房间可以容纳最多10位玩家。玩家可以根据房间名或者随机加入某房间。

Photon的主要功能特性

Photon插件的功能不仅仅是替代UNET，它还提供了一系列围绕网络服务的插件，具体包括：

1) Photon Realtime：Photon Realtime是Exit Games架设在全世界各地区的服务器。通过Photon Realtime，即便是不同设备的玩家也可以同台竞技。
2) Photon Unity Networking(PUN)：针对于Unity平台的插件，支持Photon Realtime所提供的所有功能，并且支持Unity所支持的所有平台，与Unity完美整合。
3) Photon TrueSync：通过TrueSync，客户端只需要处理用户输入，TrueSync会在服务端模拟物理效果，能够有效提升用户延迟高时的用户体验。
4) Photon Bolt：用于构建游戏中的P2P模式，使用Photon Bolt能够快速开发出类似于英雄联盟、王者荣耀等游戏的匹配机制。
5) Photon Chat：基于PUN的游戏内文字聊天系统。
6) Photon Voice：基于PUN的游戏内语音聊天系统。

以上功能如Photon Chat和Photon Voice都是基于PUN的功能。在使用PUN之前，让我们先了解一下PUN的一些基本概念。

(1) AppId&Game Version
PUN通过AppID区分不同的应用，只有AppID相同的客户端之间才能成功连接。除了AppID，还需要通过Game Version来区分游戏的不同版本，版本相同的客户端之间才可以互相连接，开发者可以手动设置游戏的Game Version。

(2) Lobby 当玩家成功登录游戏时，首先会进入游戏大厅（Lobby），在大厅中玩家可以获取游戏的房间列表，之后玩家可以选择加入哪个房间。如果没有勾选设置中的Auto-Join Lobby选项，则不会自动进入大厅，需要玩家手动进入。

(3) Rooms
PUN是根据“房间”的概念构建的服务器系统。每一个房间最多10位玩家。玩家可以根据房间名或者随机加入某房间。

Photon Cloud与Photon Server

Photon本身提供了架设与全球各地区的服务器（Photon Cloud），如果开发者希望使用自己架设的服务器，则需要使用到Photon Server。

Photon Server是一个本地部署（On-Premises，即On-Prem）的服务端应用，开发者可自行架设，同时开发者享有完全自定义服务器的权利。

而Photon Cloud是Saas（Software as a Service，软件即服务）的服务，开发者只需要专注于使用这些服务即可，其他所有细节都由Exit Games（开发Photon的公司）完成。

Photon Cloud运行于Photon Server之上，Photon Realtime、Photon Chat是运行于Photon Cloud之上的应用。

PUN、PUN+与UNET

首先要说明一下，PUN是Photon Unity Networking的缩写。Unity提供了内置的网络系统—UNET，那么为什么此处笔者选择PUN呢？PUN相对于UNET的优势在何处呢？

(1)房间模式

UNET是基于Server-client的，服务器是运行于某一个客户端之上的。PUN也是基于
Server-client的联网服务，但是有特定的服务器，不会因为某个客户端玩家离线而影响游戏体验。

(2)连接

由于UNET中，服务器托管于某一客户端之上，所以当客户端玩家网络出现问题时，与该客户端连接的所有玩家都会出现卡顿甚至掉线。而PUN是使用特定的服务器，所以只要玩家的网络没有问题，PUN就能充分保证网络连接的畅通性。

(3)功能性