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🎮 Crazy Arcade Multiplayer

🐣본 프로젝트는 크레이지아케이드를 참고하여 제작한 개인 학습 목적의 모작입니다.

image

Unity C# TCP Socket JSON

📋 프로젝트 개요

TCP Socket 기반 실시간 멀티플레이 서버/클라이언트 프로젝트

항목 내용
기간 2026.01 ~ 2026.02 (6주)
인원 1인 개발
플랫폼 PC
기술 Unity, C#, TCP Socket, JSON
역할 클라이언트 및 서버 전체 구현

🎮 구현 기능

  • 타일 기반 이동 시스템 : 타일 좌표, 월드 좌표 변환, 대각선 이동 방지, 부드러운 이동 처리
  • 물풍선·폭발 시스템 : 십자 방향 전파, 벽/블록 충돌 차단, 연쇄 폭발
  • 멀티플레이 동기화 : TCP 소켓 기반 서버, 플레이어,블록 상태 동기화
  • 랜덤 아이템 시스템 : 서버 기반 아이템 생성·배포, 효과 적용 및 UI 갱신

2. 🛠️ 기술 구현 포인트

📊 핵심 지표 요약

항목 수치
동시 접속 8명
평균 RTT 3~12ms
최대 RTT 17ms
최대 처리량 112 pkt/s

Server-Authoritative 구조

  • 서버가 블록 파괴, 아이템 획득, 갇힘 상태를 최종 판정
  • 클라이언트는 렌더링 및 입력만 담당

TCP Packet Framing

  • 4byte 길이 헤더 기반 패킷 경계 처리
  • 헤더와 페이로드를 단일 버퍼로 합쳐 전송해 비동기 환경에서의 순서 뒤섞임 방지

동시성 처리

  • ConcurrentDictionary 기반 상태 관리
  • async/await 기반 비동기 처리 구조 구현

3. 문제 해결

이슈 1) TCP 패킷 경계 미처리로 인한 RTT 스파이크 발생

문제

멀티플레이 테스트 중 JSON 파싱 오류와 함께 RTT가 순간적으로 최대 617ms까지 증가하는 문제가 발생했습니다. image

원인

TCP는 스트림 기반 프로토콜이기 때문에 여러 패킷이 하나의 버퍼에 합쳐져 수신될 수 있었지만, 서버는 수신 데이터를 단일 패킷으로 가정하고 처리하고 있었습니다.

{"Type":10}{"Type":11}

해결

패킷 앞에 4byte 길이 헤더를 추가하여 수신 측에서 패킷 길이만큼 정확히 읽도록 프로토콜 구조를 개선했습니다. 또한 서버 측 Throughput 및 RTT 측정 로직을 추가하여 병목 구간을 직접 분석했습니다.

8명 동시 접속 초기 구간에서 최대 RTT 17ms가 발생했으나, 플레이 진행 중에는 대부분 1~12ms 범위로 유지되었습니다.

// 수신측: 4byte 헤더로 길이 읽기 → 정확한 길이만큼 페이로드 수신 → 처리
byte[] lengthBuffer = new byte[4];
while (connection.IsConnected)
{
    await stream.ReadAsync(lengthBuffer, 0, 4);
    int len = BitConverter.ToInt32(lengthBuffer, 0); // 길이 확인

    byte[] buf = new byte[len];
    while (totalRead < len) // 정확히 len만큼 수신
        totalRead += await stream.ReadAsync(buf, totalRead, len - totalRead);

    await ProcessPacket(connection, buf); // 처리
}

추가 개선

길이 헤더 적용 후에도 폭발/블록 파괴처럼 여러 패킷이 연속 전송되는 구간에서 일부 동기화 순서 문제가 발생했습니다.

원인은 길이 헤더와 payload를 두 번의 WriteAsync로 나눠 전송하면서, 비동기 전송이 겹칠 경우 전송 단위가 섞일 가능성이 있었기 때문입니다.

이를 해결하기 위해 길이 헤더와 payload를 하나의 sendBuffer로 합친 뒤 한 번의 WriteAsync로 전송하도록 수정했습니다.

결과

  • 패킷 경계 처리 안정화
  • 폭발/블록 파괴/아이템 생성 패킷 순서 안정화
  • 8명 동시 접속 환경에서 최대 RTT 17ms, 대부분 1~12ms 유지
  • 최대 송신 처리량 112 packets/s 측정

이슈 2) 서버-클라이언트 블록 상태 불일치 문제

문제

플레이어가 블록을 파괴해도 다른 플레이어 화면에서는 블록이 제거되지 않는 문제가 발생했습니다.

원인

각 클라이언트가 블록 상태를 개별적으로 처리하면서 게임 상태가 서로 달라졌습니다.

해결

서버 권한(Server Authoritative) 구조로 변경하여 서버가 블록 파괴를 최종 판정하고 이러한 정보를 담은 BlockDestroyPacket을 모든 클라이언트에 브로드캐스트하도록 수정했습니다.

결과

  • 클라이언트 간 블록 상태 일관성 확보
  • 멀티플레이 환경에서 동기화 안정성 개선

6. 회고

  • 네트워크 구조와 동기화 문제를 직접 분석하며 해결할 수 있었습니다.
  • 서버 권한 구조와 상태 기반 로직을 적용하며 멀티플레이 구조를 학습할 수 있었습니다.