RTS 游 戏 的 流 量 特 性 分 析 李 程 北 京 邮 电 大 学 宽 带 网 络 监 控 教 研 中 心, 北 京 (8) E-mail:quickiecheng@gmail.com 摘 要 : 随 着 网 络 游 戏 日 益 流 行, 网 络 游 戏 的 流 量 在 网 络 中 的 分 量 越 来 越 多, 所 以 对 网 络 游 戏 的 流 量 特 性 分 析 就 很 有 意 义 本 文 首 先 介 绍 了 网 络 游 戏 的 基 本 常 识, 包 括 网 络 游 戏 的 定 义 和 分 类 网 络 游 戏 用 户 群 的 现 状 等, 然 后 介 绍 了 网 络 游 戏 的 主 要 分 析 方 法, 包 括 协 议 分 析 流 量 分 析 和 游 戏 名 称 的 解 析 等, 再 以 星 际 争 霸 为 例, 在 实 验 室 环 境 下 用 Ethereal 抓 包 进 行 基 于 深 度 报 文 检 测 (DPI) 的 协 议 分 析, 并 用 winpcap 编 程 实 现 流 量 分 析 和 对 游 戏 名 称 的 解 析, 从 而 实 现 了 对 即 时 战 略 游 戏 (Real Time Strategy, 简 称 RTS) 的 流 量 的 网 络 游 戏 用 户 行 为 分 析, 最 后 根 据 实 验 结 果 总 结 出 RTS 游 戏 的 流 量 特 性, 为 网 络 游 戏 流 量 的 识 别 与 分 析 提 供 一 种 新 的 方 法 关 键 词 : 网 络 游 戏 ;RTS; 星 际 争 霸 ; 协 议 分 析 ; 流 量 分 析 中 图 分 类 号 :TP. 引 言 进 入 世 纪, 网 络 游 戏 在 中 国 得 到 了 前 所 未 有 的 发 展, 网 络 游 戏 市 场 迅 猛 发 展 带 动 了 整 个 游 戏 出 版 产 业 年 中 国 网 络 游 戏 市 场 继 续 保 持 了 快 速 增 长 的 态 势, 在 相 关 政 府 机 构 的 政 策 引 导 网 民 数 量 的 增 加 和 上 网 条 件 的 改 善 休 闲 网 络 游 戏 的 繁 荣 以 及 在 家 庭 用 户 中 的 普 及 等 多 种 因 素 共 同 作 用 下, 网 络 游 戏 产 业 整 体 规 模 突 破 亿 元 大 关, 达 到 亿 元, 比 年 增 长 % 其 中 运 营 商 收 入 为 亿 元, 比 年 增 长 %, 占 整 个 市 场 的 比 重 为 %; 代 理 商 收 入 为 亿 元, 比 年 增 长 %, 占 整 个 市 场 的 比 重 为 % 近 年 来 由 于 网 络 游 戏 主 流 厂 商 在 减 少 流 通 环 节 方 面 的 成 功 尝 试, 渠 道 收 入 在 网 络 游 戏 行 业 市 场 中 所 占 比 例 有 所 减 少, 由 年 的 % 下 降 到 年 的 % 左 右 预 计 随 着 网 络 游 戏 市 场 分 工 的 深 化 及 有 实 力 渠 道 商 的 规 模 优 势 的 强 化, 今 后 渠 道 收 入 在 网 络 游 戏 市 场 行 业 中 所 占 比 例 将 维 持 在 % 左 右. 网 络 游 戏 相 关 介 绍. 网 络 游 戏 定 义 和 分 类 网 络 游 戏 也 就 是 人 们 一 般 所 指 的 在 线 游 戏, 是 通 过 互 联 网 进 行 可 以 多 人 同 时 参 与 的 电 脑 游 戏, 通 过 人 与 人 之 间 的 互 动 达 到 交 流 娱 乐 和 休 闲 的 目 的 在 互 联 网 技 术 出 现 之 前, 电 子 游 戏 都 可 以 归 于 单 机 版 游 戏, 即 人 机 对 战 游 戏, 或 最 多 是 双 人 对 战 游 戏 而 随 着 互 联 网 技 术 的 出 现, 通 过 连 接 游 戏 服 务 器, 上 百 上 千 乃 至 上 万 的 游 戏 玩 家 同 时 连 线 娱 乐 成 为 了 现 实, 这 就 大 大 增 加 了 游 戏 的 互 动 性 真 实 性, 丰 富 了 电 子 游 戏 的 内 涵 [] 从 网 络 游 戏 的 分 类 来 看, 目 前 还 没 有 一 个 比 较 统 一 规 范 的 分 类 大 多 数 倾 向 于 将 网 络 游 戏 分 为 角 色 扮 演 类 大 型 网 络 游 戏 休 闲 动 作 类 游 戏 棋 牌 桌 面 类 游 戏 和 其 它 类 网 络 游 戏 角 色 扮 演 类 网 络 游 戏 即 MMORPG(Massive Multiplayer Online Role Playing Game), 即 大 型 多 人 在 线 角 色 扮 演 类 游 戏, 这 是 目 前 最 主 流 的 游 戏 类 型, 游 戏 构 筑 了 一 个 有 基 本 健 全 的 社 会 体 制 和 经 济 系 统 的 虚 拟 世 界, 玩 家 在 游 戏 虚 拟 世 界 中 扮 演 特 定 角 色, 通 过 自 己 的 游 戏 技 能 及 其 它 各 方 面 投 入 实 现 自 己 所 扮 演 的 角 色 在 游 戏 虚 拟 社 会 中 的 生 存 和 成 长 并 参 与 游 戏 虚 拟 世 界 的 人 际 沟 通 及 社 会 活 动 等 市 场 上 最 知 名 的 传 奇 系 列 大 话 西 游 II MU 等 游 戏 都 属 于 这 一 类 型 同 时 MMORPG 网 络 游 戏 按 其 故 事 类 型 不 同 也 可 以 进 一 步 细 分 为 童 - -
话 类 武 侠 类 魔 幻 类 科 幻 类 等 游 戏 类 型 休 闲 动 作 类 网 络 游 戏, 也 可 称 为 大 中 型 休 闲 游 戏 以 示 与 棋 牌 桌 面 类 游 戏 的 区 别 其 与 角 色 扮 演 类 网 络 游 戏 最 大 的 区 别 在 于 采 用 回 合 制, 也 就 是 说 一 场 游 戏 在 一 小 段 时 间 之 内 便 会 结 束 同 时 这 类 游 戏 以 纯 粹 娱 乐 为 主, 不 强 调 剧 情 通 常 而 言, 此 类 游 戏 玩 家 不 需 要 为 玩 游 戏 而 付 费, 但 游 戏 中 的 虚 拟 物 品 需 花 钱 购 买 市 场 上 知 名 的 泡 泡 堂 冒 险 岛 坦 克 宝 贝 等 都 属 此 类 游 戏 棋 牌 桌 面 类 休 闲 游 戏 包 括 棋 牌 类 游 戏 及 其 它 益 智 趣 味 类 网 络 游 戏 棋 牌 类 游 戏, 顾 名 思 义 就 是 把 生 活 中 的 棋 牌 类 游 戏 移 植 到 网 络 上, 游 戏 玩 家 通 过 网 络 这 一 平 台 与 人 对 垒 益 智 趣 味 类 网 络 游 戏 的 涵 概 面 较 广, 它 基 本 包 括 了 除 棋 牌 类 以 外 的 所 有 桌 面 网 络 游 戏, 如 连 连 看 等, 这 其 中 有 很 多 是 流 行 的 单 机 游 戏 改 编 而 成, 以 实 时 比 赛 的 方 式 实 现 互 动, 有 些 还 在 游 戏 中 增 加 了 部 分 道 具 以 增 强 互 动 感 其 它 类 网 络 游 戏 是 指 角 色 扮 演 类 网 络 游 戏 休 闲 动 作 类 网 络 游 戏 和 棋 牌 桌 面 类 游 戏 以 外 的 所 有 网 络 游 戏 随 着 网 络 游 戏 的 发 展 和 移 动 通 信 服 务 渗 透 率 的 提 高, 以 手 机 为 载 体 的 单 机 版 和 网 络 版 游 戏 正 在 得 到 快 速 发 展 由 于 该 游 戏 类 型 具 有 实 时 性 和 方 便 性, 而 且 手 机 用 户 要 远 远 大 于 网 民 数 量, 所 以 该 游 戏 具 有 更 加 广 大 的 发 展 空 间 除 此 之 外, 以 有 线 和 无 线 互 联 网 为 载 体 的 虚 拟 游 戏 正 在 通 过 线 下 实 物 产 品 ( 例 如 出 版 物 服 装 道 具 ) 向 实 景 游 戏 衍 生 []. 网 络 游 戏 用 户 群 现 状 新 网 民 的 增 加 以 及 新 产 品 的 出 现 直 接 促 进 了 网 络 游 戏 用 户 的 增 加 来 自 CNNIC 的 数 据 显 示, 年 中 国 网 民 数 量 为. 亿, 比 年 增 长 8.% 而 有 研 究 表 明, 年 中 国 网 络 游 戏 用 户 为 万, 比 年 增 长 8%, 在 网 民 中 的 渗 透 率 为 % 伴 随 着 网 络 游 戏 用 户 的 增 长 和 在 网 民 中 渗 透 率 的 增 加, 网 络 游 戏 正 在 成 为 网 民 网 络 生 活 中 一 项 不 可 或 缺 的 服 务 内 容 之 一 随 着 中 国 网 民 规 模 的 增 长, 未 来 五 年 中 国 网 络 游 戏 用 户 规 模 也 将 保 持 快 速 增 长 预 计 到 年 中 国 网 络 游 戏 用 户 整 体 规 模 将 达 到 8 万,- 年 的 复 合 增 长 率 达 到 %, 在 网 民 中 所 占 比 重 提 升 到 % [] 图 - 年 中 国 网 游 用 户 规 模 及 增 长 率 - -
网 络 游 戏 已 成 为 互 联 网 行 业 中 最 被 看 好 的 产 业 之 一, 并 逐 渐 发 展 成 为 IT 产 业 中 的 支 柱 行 业. 网 络 游 戏 分 析 方 法 概 述 研 究 网 络 游 戏 可 以 从 协 议 分 析 和 流 量 分 析 两 方 面 下 手 ; 而 游 戏 名 称 的 解 析 是 网 络 游 戏 分 析 中 比 较 重 要 的 部 分, 下 面 分 别 加 以 说 明. 协 议 分 析 网 络 游 戏 没 有 使 用 特 殊 的 通 信 协 议, 而 是 使 用 TCP 或 UDP 协 议 进 行 通 信 [] 通 过 协 议 分 析 可 以 了 解 网 络 游 戏 的 交 互 过 程, 客 户 端 与 服 务 器 的 通 信 方 式, 如 使 用 的 协 议, 端 口 等 在 建 立 游 戏 连 接 和 开 始 游 戏 的 报 文 中, 包 含 了 大 量 重 要 信 息, 包 括 用 户 信 息 服 务 器 状 态 等, 通 过 对 这 些 数 据 的 解 析, 可 以 实 现 网 络 游 戏 的 封 堵 分 析 网 络 游 戏 协 议 可 以 通 过 协 议 分 析 工 具, 如 Ethereal 等 来 完 成 Ethereal 是 一 个 开 放 源 码 的 网 络 分 析 系 统, 可 以 应 用 于 Unix,Linux,Windows 等 操 作 系 统, 是 目 前 最 好 的 开 放 源 码 的 网 络 协 议 分 析 器 Ethereal 可 应 用 于 故 障 修 复 分 析 软 件 和 协 议 开 发 以 及 教 育 领 域, 它 支 持 五 百 多 种 协 议, 满 足 各 种 协 议 分 析 的 需 要 []. 流 量 分 析 通 过 流 量 分 析 可 以 清 楚 地 得 知 网 络 游 戏 流 量 占 网 络 总 流 量 的 比 重, 丢 包 率, 异 常 流 量 等 一 系 列 指 标, 有 助 于 改 善 网 络 设 备 及 网 络 环 境, 有 利 于 网 络 的 日 常 维 护 和 规 划. 游 戏 名 称 的 解 析 游 戏 名 称 通 常 是 通 过 服 务 器 端 的 端 口 号 来 判 断 的 经 过 观 察 发 现, 网 络 游 戏 服 务 器 使 用 的 端 口 较 为 固 定, 只 要 从 报 文 中 得 到 服 务 器 的 端 口 号, 基 本 就 可 以 确 定 此 传 输 此 报 文 的 游 戏 名 称 以 端 口 为 判 断 条 件, 解 析 起 来 比 较 简 单 快 捷, 但 仅 以 端 口 为 条 件 还 不 够, 因 为 可 能 出 现 以 下 两 种 情 况 : ) 某 些 网 络 程 序 使 用 的 端 口 与 网 络 游 戏 使 用 的 端 口 相 同, 但 这 些 网 络 程 序 并 非 网 络 游 戏 ) 不 同 的 网 络 游 戏 使 用 相 同 的 端 口, 尽 管 可 以 判 断 是 网 络 游 戏, 但 搞 不 清 具 体 是 哪 一 款 游 戏 经 观 察, 虽 然 上 述 两 种 情 况 并 不 十 分 常 见, 但 为 了 鉴 别 的 准 确 性, 还 应 该 增 加 其 他 的 过 滤 条 件 因 此 改 进 的 网 络 游 戏 名 称 解 析 方 法 是 : 首 先 以 端 口 为 条 件, 粗 略 过 滤 报 文 一 次 ; 其 次, 以 关 键 字 为 条 件, 判 断 满 足 端 口 条 件 的 报 文 中 是 否 含 有 某 种 网 络 游 戏 特 有 的 关 键 字 若 有 关 键 字, 即 可 认 为 是 该 网 络 游 戏 的 报 文 尽 管 存 在 上 面 提 到 的 端 口 判 断 错 误 和 端 口 重 复 的 情 况, 但 每 一 款 网 络 游 戏 都 有 其 特 有 的 关 键 字 特 征, 且 只 要 网 络 游 戏 运 行, 关 键 字 一 定 会 出 现 可 以 说 关 键 字 是 网 络 游 戏 运 行 的 充 分 必 要 条 件 以 关 键 字 和 端 口 相 结 合 作 为 过 滤 条 件, 可 以 非 常 准 确 地 鉴 别 网 络 游 戏 [] 为 什 么 还 要 以 端 口 为 条 件 先 过 滤 一 遍 呢? 原 因 如 下 : 关 键 字 通 常 比 较 长, 有 十 几 个 字 节, 而 且 不 同 网 络 游 戏 关 键 字 在 报 文 中 出 现 的 位 置 并 不 固 定 要 找 到 符 合 条 件 的 关 键 字, 每 一 条 报 文 都 需 要 解 析, 并 且 需 要 多 次 解 析 网 络 上 传 输 的 报 文 不 计 其 数, 只 解 析 报 文 关 键 字 的 话, - -
系 统 的 负 荷 会 相 当 大 但 端 口 号 在 报 文 中 出 现 的 位 置 却 是 固 定 的, 因 此 先 以 端 口 为 条 件 过 滤 掉 非 网 络 游 戏 的 报 文, 可 以 将 游 戏 范 围 缩 小, 减 少 系 统 工 作 量. 网 络 游 戏 流 量 的 分 析 本 节 以 星 际 争 霸 这 款 网 络 游 戏 为 例, 对 即 时 战 略 游 戏 (Real Time Strategy, 简 称 RTS) 的 流 量 进 行 了 分 析, 最 后 总 结 出 RTS 游 戏 的 流 量 特 性. 星 际 争 霸 游 戏 流 量 特 性 分 析 表 某 次 星 际 争 霸 游 戏 过 程, 从 客 户 端 得 到 的 数 据 统 计 游 戏 时 间 总 发 送 报 文 总 接 收 报 文 发 送 数 据 接 收 数 据 8s 8 Bytes Bytes 发 送 报 文 接 收 报 文 发 送 报 文 长 度 接 收 报 文 长 度 上 行 带 宽 下 行 带 宽 packets/s packets/s Bytes Bytes.8 Kbps.8 Kbps 经 分 析 发 现 星 际 争 霸 人 游 戏 的 总 带 宽 约 为 Kbps 左 右, 其 下 行 ( 主 机 到 客 户 端 ) 流 量 带 宽.Kbps, 上 行 流 量 带 宽.Kbps 平 均 报 文 长 度 ( 不 含 头 信 息 ) 基 本 在 字 节 左 右, 主 机 发 送 的 报 文 和 数 据 要 多 于 客 户 端, 原 因 是 主 机 需 要 发 送 确 认 报 文, 保 证 客 户 端 还 在 游 戏 中 总 体 来 说,RTS 游 戏 发 包 频 率 和 带 宽 消 耗 不 高, 每 秒 发 十 几 个 报 文, 带 宽 也 只 有 十 几 Kbps 图 星 际 争 霸 客 户 端 报 文 长 度 分 布 - -
- - 图 星 际 争 霸 主 机 报 文 长 度 分 布 8 8 Client Packet Interval Time % 8% % % % % Cumulative Percent 图 星 际 争 霸 客 户 端 发 包 间 隔 累 积 概 率 分 布
% Cumulative Percent 8% % % % % 8 8 Host Packet Interval Time 图 星 际 争 霸 主 机 发 包 间 隔 累 积 概 率 分 布 图 至 图 是 星 际 争 霸 游 戏 客 户 端 和 主 机 的 报 文 长 度 ( 不 包 含 头 部 信 息 ) 分 布 和 发 包 间 隔 的 累 积 概 率 分 布 由 统 计 结 果 可 知, 客 户 端 发 送 的 报 文 长 度 与 主 机 发 送 的 报 文 长 度 基 本 相 同 客 户 端 发 送 的 报 文 长 度 绝 大 部 分 为 字 节, 占 %, 报 文 长 度 为 字 节 和 字 节 的 报 文 各 占 %, 其 余 报 文 所 占 比 例 不 到 % 主 机 发 送 的 报 文 中, 同 样 以 报 文 长 度 为 字 节 的 报 文 最 多, 占 8%, 其 次 是 字 节 的 报 文, 约 占 %, 几 乎 没 有 其 他 的 报 文 长 度 综 合 主 机 与 客 户 端 的 带 宽 和 报 文 长 度 特 征, 可 以 发 现 数 据 基 本 相 同, 这 是 因 为 RTS 游 戏 中, 客 户 端 与 主 机 的 地 位 是 相 同 的 所 谓 客 户 端 与 主 机 地 位 相 同, 是 从 RTS 游 戏 的 通 信 机 制 角 度 而 言 的, 即 任 意 游 戏 者 发 出 的 报 文 都 会 直 接 发 送 给 其 他 所 有 游 戏 者, 而 无 须 经 过 中 转 这 里 所 讲 的 主 机 与 客 户 端, 其 区 别 仅 在 于 主 机 建 立 了 游 戏 从 发 包 时 间 间 隔 来 看,RTS 游 戏 累 计 概 率 分 布 曲 线 较 平 缓, 时 间 跨 度 大 客 户 端 有 8.%, 主 机 有 8.% 的 间 隔 时 间 集 中 在 -ms 以 内 客 户 端 平 均 每 秒 发 包 在 个, 主 机 个 总 体 来 说,RTS 游 戏 发 包 时 间 间 隔 还 是 比 较 短 的, 几 乎 全 部 小 于 ms 图, 图 是 上 行 和 下 行 带 宽 分 布 可 以 看 到 带 宽 特 征 就 是 比 较 平 稳, 波 动 不 大 二 人 游 戏 总 带 宽 消 耗 在 十 几 Kbps, 即 使 是 八 人 游 戏,Kmodem 也 足 以 应 付 其 带 宽 消 耗 - -
图 上 行 带 宽 分 布 图 下 行 带 宽 分 布. 网 络 游 戏 流 量 特 性 总 结 通 过 上 面 的 分 析 可 以 看 到 这 类 游 戏 的 特 点 是 :. 发 包 间 隔 时 间 :RTS 游 戏 平 均 发 包 间 隔 时 间 在 ms 左 右 - -
. 报 文 长 度 :RTS 游 戏 报 文 长 度 基 本 不 超 过 字 节. 带 宽 消 耗 :RTS 游 戏 只 需 Kbps 的 带 宽, 最 主 要 原 因 就 是 RTS 游 戏 的 发 包 频 率 较 慢, 且 报 文 长 度 比 较 小 但 从 整 体 来 看, 相 对 于 一 般 网 络 程 序 字 节 的 报 文 长 度,RTS 类 型 网 络 游 戏 的 报 文 长 度 还 是 比 较 短 的, 尤 其 是 客 户 端 发 送 的 报 文 更 明 显 而 路 由 器 的 设 计 都 是 假 定 平 均 包 长 在 到 字 节 之 间, 随 着 网 络 游 戏 的 流 行, 大 量 不 容 忽 视 的 小 包 将 会 对 路 由 查 表 机 制 带 来 挑 战 以 后 在 网 络 设 备 的 设 计 中, 应 考 虑 到 这 部 分 小 包 的 影 响. 结 束 语 本 文 主 要 研 究 了 网 络 游 戏 协 议 分 析 的 主 要 方 法, 统 计 了 RTS 类 型 网 络 游 戏 的 流 量, 并 分 析 了 它 们 的 特 性, 为 进 一 步 网 络 游 戏 提 供 了 一 些 基 础 数 据 但 是 目 前 对 于 网 络 游 戏 的 分 析 还 属 于 起 步 阶 段, 随 着 网 络 游 戏 的 日 益 发 展, 它 的 网 络 行 为 特 征 应 该 受 到 越 来 越 多 的 重 视 参 考 文 献 [] WU-chang Feng, Francis CHANG, WU-chi Feng, A Traffic Characterization of Popular On-line Game[J], IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING, VOL., NO., JUNE,88- [] W.Richard Stevens TCP-IP 详 解 卷 : 协 议 机 械 工 业 出 版 社. [] Tim Parker TCP-IP 技 术 大 全 机 械 工 业 出 版 社. [] 艾 瑞 市 场 资 讯. 网 络 游 戏 用 户 玩 过 和 最 经 常 玩 的 游 戏 类 型 [EB/OL]. (--8) [--].http://www.iresearch.com.cn/html/online_game/detail_chart_id_.html Traffic Characterization Analysis of RTS game Li Cheng Research Centre of Broadband Network Monitoring,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing(8) Abstract With the increasing popularity of online games, online games traffic in the network has more and more weight It is necessary and important to analyze Online Game traffic characterization. This paper first introduces the basic knowledge of Online Game, including its definition and classification, the present situation of the user group etc. Then it introduces the main methods of analysis of the Online Game, including protocol analysis, traffic analysis and resolution of the name of the game, and so on. Next, it takes the game called StarCraft for example, to analyze the traffic characterization and the protocol of Real Time Strategy (RTS) games by Ethereal with DPI-based packets capture, and with winpcap programming, it achieves the flow analysis and the resolve of the game's name in order to achieve the network user behavior analysis of the real-time strategy game (Real Time Strategy, referred to as RTS) traffic. Finally according to the results, it sums up the flow characteristics of RTS games, providing a new approach for the identification and analysis of online games traffic. Keywords:online game;rts;starcraft;protocol analysis;traffic analysis - 8 -