Choisir comment un jeu multijoueur connecte ses joueurs revient à quelques décisions faciles à confondre. Cet explicatif les sépare, puis associe chacune d'elles aux types de jeux auxquels elle convient. Pour une vue d'ensemble du netcode (ping, tick rate, prédiction), commencez par les Principes fondamentaux du Netcode d'Edgegap.

Quelle est la différence entre autorité et hébergement ?

Chaque architecture multijoueur répond à deux questions. Quelle machine a le dernier mot sur ce qui s'est passé ? Et quel matériel fait tourner cette machine ?

La documentation réseau d'Unreal Engine formule clairement la première partie : « Le serveur, en tant qu'hôte du jeu, détient le seul et unique état de jeu faisant autorité. » Les mêmes documents définissent deux façons d'exécuter ce serveur. Un serveur dédié est « un serveur sans joueurs locaux ». Un serveur de type listen est « un serveur qui dispose également d'un joueur local qui héberge la partie ».

Les deux font autorité. Un seul est dédié.

C'est pourquoi « faisant autorité » et « dédié » ne sont pas synonymes, même s'ils sont souvent utilisés de cette façon. Headless (sans interface) est un troisième terme distinct. Il décrit une version sans rendu, audio ou saisie, et non l'endroit où cette version s'exécute.

Qu'est-ce qu'un serveur dédié ?

Un serveur dédié exécute le jeu sur une machine qu'aucun joueur ne contrôle. Les clients envoient des commandes. Le serveur décide de ce qui s'est passé et renvoie le résultat.

Rocket League est un exemple bien documenté. En 2015, le fondateur de Psyonix, Dave Hagewood, expliquait que « l'une des raisons pour lesquelles nous avons décidé d'utiliser des serveurs dédiés était de prendre le contrôle de la physique faisant autorité ». Lorsque la physique de la balle décide du match, le PC du salon de personne ne peut l'arbitrer.

Déplacer l'autorité hors des machines des joueurs change quatre choses à la fois :

• Pas d'avantage pour l'hôte. Aucun joueur ne bénéficie d'une latence nulle vers l'autorité pendant que tous les autres attendent un aller-retour réseau.

• Pas de migration d'hôte. Le départ d'un joueur est une simple déconnexion, pas la fin de la session.

• Pas de limite matérielle liée à l'hôte. Le tick rate, le nombre de joueurs et la bande passante sont définis par le studio, et non par le joueur choisi pour héberger.

• Un espace pour les systèmes côté serveur. La validation des saisies, la persistance, la télémétrie et les replays nécessitent une machine en laquelle le studio a confiance.

L'autorité ne protège que ce qui s'exécute réellement sur le serveur, cependant. Bungie l'a appris à ses dépens avec le raid Crota de Destiny, où la logique du boss intégrée aux systèmes côté client permettait aux joueurs de forcer une issue favorable en débranchant leur câble réseau. L'analyse approfondie de l'architecture réseau de Destiny 2 d'Edgegap traite de ce cas. Les aimbots et les wallhacks s'exécutent également sur le client, ils ont donc toujours besoin d'une couche anti-triche distincte. Notre analyse approfondie d'Overwatch montre comment un jeu avec serveur faisant autorité effectue toujours des prédictions sur le client sans pour autant lui faire confiance.

Serveurs dédiés : Genres, jeux, avantages et inconvénients

• Genres de jeux clés : jeux de tir à la première personne, battle royales, hero shooters, sports, jeux de combat, survie et mondes persistants, ainsi que tout mode avec classement ou économie en jeu.

• Exemples de jeux utilisant des serveurs dédiés gérés par le studio : Fortnite, Roblox, League of Legends, VALORANT, APEX Legends, PUBG: BATTLEGROUNDS, Overwatch, Rocket League, Dota 2, Sea of Thieves, Dead by Daylight, Call of Duty (qui « utilise un modèle client-serveur pour héberger les matchs », selon Activision), le Matchmaking officiel de Counter-Strike 2 et Rivals of Aether 2.

• Exemples de jeux avec serveurs dédiés hébergés par la communauté : le studio fournit une version serveur, et les joueurs ou les hébergeurs la font tourner. Les serveurs communautaires de Counter-Strike 2, Rust (parallèlement aux serveurs officiels de Facepunch), Minecraft (logiciel serveur Java et Bedrock Dedicated Server, avec les Realms hébergés par Mojang comme option officielle) et le binaire de serveur dédié gratuit de Valheim.

• Exemple d'un jeu passé de l'hébergement par joueur à des serveurs dédiés : Dead by Daylight a remplacé son serveur listen hébergé par le tueur. « Le ping moyen est désormais inférieur à 60 ms, contre 120 ms avec notre ancien serveur listen », déclarait Fadi Beyrouti, directeur de la technologie chez Behaviour Digital, en 2019.

• Avantages clés : autorité côté serveur, pas d'avantage pour l'hôte, pas de migration d'hôte, performances constantes pour chaque joueur, et un espace de confiance pour la validation, la persistance et la télémétrie.

• Inconvénients principaux : coût de calcul par match, une version serveur à maintenir parallèlement au client, et une latence qui dépend de l'emplacement des serveurs.

Qu'est-ce que le réseau Peer-to-Peer ?

Le Peer-to-peer (pair-à-pair) englobe deux conceptions différentes.

Le P2P basé sur l'hôte correspond au serveur listen du tableau ci-dessus. Le jeu d'un joueur fait office de serveur, et tous les autres s'y connectent. La connexion, le matériel et l'honnêteté de l'hôte façonnent la partie. Si l'hôte quitte, la session prend fin ou tente une migration d'hôte. L'analyse approfondie de Halo: Reach d'Edgegap montre toute l'ingénierie que Bungie a déployée pour rendre cette transition viable.

Le P2P maillé (full-mesh) n'a pas d'hôte propriétaire de la simulation. Chaque pair exécute la même simulation déterministe à partir des mêmes commandes. Paul Bettner et Mark Terrano, alors chez Ensemble Studios, ont décrit cette approche dans leur article de la GDC 2001, 1500 Archers on a 28.8, expliquant comment Age of Empires maintenait de grandes batailles synchronisées sur des connexions modem en échangeant des commandes plutôt que l'état des unités. Le coût réside dans le nombre de connexions. Un maillage complet de n joueurs nécessite n(n-1)/2 connexions, ce qui limite la taille des salons.

Les deux conceptions se heurtent au même obstacle. La plupart des joueurs se trouvent derrière un NAT, et une part croissante derrière un NAT de niveau opérateur (CGNAT), ce qui peut bloquer complètement les connexions entrantes directes. La boîte à outils standard comprend trois éléments : STUN découvre l'adresse publique d'un joueur, TURN (RFC 8656) relaie le trafic lorsqu'un chemin direct échoue, et ICE (RFC 8445) coordonne les tentatives.

Peer-to-Peer : Genres, jeux, avantages et inconvénients

• Genres de jeux clés : coopération entre amis, jeu en local/LAN, et jeux de stratégie déterministes en lockstep.

• Exemples de jeux utilisant le peer-to-peer : Halo: Reach (basé sur l'hôte, avec migration d'hôte), Age of Empires (lockstep maillé), Mortal Kombat X et Injustice 2 (rollback entre deux machines), Super Smash Bros. Ultimate, GTA Online et Red Dead Online (sessions hébergées par les pairs), Elden Ring (coopération et invasions hébergées par le joueur), Monster Hunter (quêtes hébergées par le joueur), Street Fighter 6 pour les matchs PC à PC, et Valheim lorsqu'un joueur héberge un monde depuis le jeu.

• Exemples de modèles hybrides : Destiny 2. « Chaque activité dans Destiny 2 est hébergée par l'un de nos serveurs », écrivait Matt Segur, responsable de l'ingénierie chez Bungie en 2017, tout en décrivant le jeu comme « un hybride de technologies client-serveur et peer-to-peer ».

• Avantages clés : aucun coût de calcul de serveur, et une base de code unique qui s'exécute entièrement dans le client de jeu.

• Inconvénients principaux : l'hôte peut modifier le match, l'hôte a un avantage de latence, les sessions se terminent ou migrent lorsque l'hôte quitte, les adresses IP des joueurs sont exposées, et le NAT bloque une partie des connexions directes.

C'est là que les serveurs relais interviennent pour pallier ce problème.

Qu'est-ce qu'un serveur relais ?

Un serveur relais transmet le trafic entre des joueurs qui ne peuvent pas s'atteindre directement. Il résout la connectivité réseau. Il n'exécute pas le jeu.

La documentation d'Unity pour son service Relay décrit la configuration ainsi : « vous pouvez utiliser Unity Relay pour initier une connexion entre plusieurs clients et un hôte. » L'hôte est toujours présent. Le relais transporte son trafic.

Michal Buras, alors ingénieur réseau principal chez Highwire Games, a parlé des relais lors de sa conférence de septembre 2024 au Live Service Game Summit (vidéo). Son résumé des avantages en matière de confidentialité : « Votre adresse privée n'est partagée avec personne, sauf avec le serveur qui relaie les informations entre vous et l'autre joueur. » La documentation du Steam Datagram Relay de Valve souligne le même point : « Relayer le trafic protège vos serveurs et vos joueurs des attaques DoS, car les adresses IP ne sont jamais révélées. »

Le compromis est le saut supplémentaire. « Un serveur relais ajoute un nœud supplémentaire au paquet de votre jeu par lequel il doit passer, ce qui introduit de la latence », expliquait Buras. Un relais ne réduit la latence que lorsque son chemin réseau est plus performant que le chemin internet public, ce qui, comme le note Valve, peut arriver pour certains joueurs sur son propre réseau. L'emplacement détermine le résultat. Le mode crossplay de Valheim fonctionne sur le backend PlayFab de Microsoft et achemine le trafic via un relais, et la propre documentation d'Iron Gate avertit que ces joueurs sont plus susceptibles de rencontrer des ralentissements, des expirations de délai et des déconnexions, comme l'explique l'analyse approfondie de Valheim d'Edgegap.

Relais : Genres, jeux, avantages et inconvénients

• Genres de jeux clés : coopération hébergée par le joueur et jeux occasionnels dont les joueurs se trouvent derrière des NAT ou des pare-feux, et sessions crossplay entre réseaux de plateformes.

• Exemples de jeux utilisant des relais : Among Us, qui « utilise toujours des serveurs relais », selon le développeur principal d'Innersloth ; Tekken 8, basé sur le middleware réseau Diarkis ; Street Fighter 6, Deep Rock Galactic et Warhammer: Vermintide 2, qui se replient sur Steam Datagram Relay lorsqu'aucune connexion directe n'est disponible (ticket GameNetworkingSockets n°398) ; et les serveurs de Valheim lancés en mode crossplay où, selon le guide du serveur d'Iron Gate, « le serveur transmet les données via un serveur relais et ne nécessite donc pas de redirection de port ».

• Avantages clés : traversée des NAT et des pare-feux, adresses IP des joueurs masquées, protection contre les attaques par déni de service entre joueurs, et intégration rapide sans version serveur.

• Inconvénients principaux : un saut réseau supplémentaire, pas de validation du gameplay, l'avantage de l'hôte et les limites matérielles subsistent, la migration d'hôte est toujours nécessaire, et le routage dépend des emplacements du fournisseur de relais.

Les relais empêchent-ils la triche ?

Non. Ils réduisent simplement l'exposition par rapport au peer-to-peer brut, et les avantages s'arrêtent là.

Un relais est préférable au P2P direct sur un point : personne n'apprend l'adresse IP d'un autre joueur, ainsi les joueurs ne peuvent pas être ciblés par des attaques par déni de service par les personnes avec lesquelles ils jouent.

Le jeu lui-même reste hébergé par le joueur. Le joueur hôte possède l'état de la partie et peut le modifier, par le biais de l'édition de mémoire ou du lag switching, avec ou sans le relais sur le chemin. De plus, la logique d'autorité est intégrée à la version du jeu que chaque joueur télécharge. N'importe qui peut décompiler cette version pour étudier comment l'hôte valide la partie, puis la modifier. Un relais ne voit rien de tout cela. Il se contente de transférer des paquets.

Les données relatives à la session peuvent également fuiter. Buras a montré des données de salon d'un titre commercialisé lues avec un outil de débogage standard, exposant « toutes les informations privées des autres joueurs en texte brut ». Sa conclusion : « c'est un niveau de risque énorme pour un jeu commercial. »

Ajouter des vérifications au relais ne change pas sa nature. Lorsque l'équipe de Buras a envisagé un relais qui « sérialiserait les paquets, et les analyserait peut-être pour empêcher la triche », l'idée a été écartée. « Si vous effectuez des calculs, ce n'est plus un serveur relais », a-t-il déclaré. « Cela devient une forme de serveur dédié. »

Il en va de même pour les économies en jeu. Les achats, l'inventaire et la progression doivent être validés sur une machine contrôlée par le studio, et un relais n'en est pas une.

Quel modèle correspond à quel jeu ?

Une fois que l'autorité réside sur un serveur, la question restante est de savoir ce que ce serveur doit accomplir. Le glossaire des serveurs dédiés d'Edgegap décrit quatre niveaux, chacun coûtant plus de CPU par joueur que le précédent.

Among Us montre jusqu'où le modèle de type relais peut aller. Le développeur principal d'Innersloth expliquait en 2020 que ses serveurs relais « sont partiellement autoritaires afin d'éviter des calculs physiques coûteux sur les serveurs (me permettant de monter en charge à moindre coût) tout en gérant la plupart des hacks, la migration d'hôte, etc. » Selon les termes de Buras, un relais qui vérifie le jeu est devenu un petit serveur dédié.

On suppose souvent que les jeux de combat nécessitent des connexions peer-to-peer directes en raison du rollback. Rivals of Aether 2 exécute pourtant un netcode rollback sur des serveurs dédiés, comme l'explique l'analyse de Rivals of Aether 2 d'Edgegap.

Le peer-to-peer, complété par un relais pour la connectivité, reste adapté à un ensemble restreint de cas : sessions entre amis uniquement sans mode classé, sans économie et sans inconnus dans le salon, et jeux déterministes en lockstep où chaque pair exécute déjà la simulation complète. En dehors de ces cas, la question est de savoir quelle taille de serveur dédié choisir, et non pas s'il faut en utiliser un.

Combien coûte chaque modèle ?

Le peer-to-peer évite les coûts de calcul, puisque les joueurs fournissent le matériel. Il n'évite pas pour autant tous les coûts. La bande passante du relais est généralement facturée à l'usage, et la migration d'hôte représente un véritable travail d'ingénierie. Buras a résumé le dilemme sans détour : « bien que le coût initial des relais soit faible, la solution de migration d'hôte que vous devez concevoir devient extrêmement coûteuse ». Son analyse complète des coûts est disponible dans le récapitulatif de la conférence d'Edgegap.

Auparavant, les serveurs dédiés impliquaient de réserver de la capacité par région, de payer pour celle-ci que les joueurs soient présents ou non, et de recruter du personnel DevOps pour assurer leur bon fonctionnement. L'orchestration à la demande change la donne. La plateforme d'orchestration d'Edgegap démarre un serveur lorsqu'un match est créé, en environ 3 secondes en moyenne, sur plus de 615 emplacements à un tarif unique pour chaque emplacement. Un serveur de type relais ou multi-room peut fonctionner sur une fraction de vCPU, ce qui rapproche son coût de celui d'un relais tout en gardant l'autorité hors des machines des joueurs. Lors du déploiement d'un studio AAA, le placement des serveurs a permis une réduction moyenne de la latence de 58 % par rapport au cloud public, avec une latence inférieure à 50 ms pour 78 % des joueurs (étude de cas).

Comment les pièces s'assemblent

L'autorité décide à qui l'on fait confiance. L'hébergement décide quel matériel exécute la simulation de confiance. Les relais décident comment les paquets y parviennent lorsqu'un chemin direct échoue.

Considérés séparément, les compromis sont clairs. Un relais rend un jeu hébergé par un joueur connectable et préserve la confidentialité des adresses IP. Un serveur dédié, quelle que soit la taille requise par le jeu, retire l'hôte de la partie. Le netcode construit par-dessus, de la prédiction au rollback, est traité dans les Principes fondamentaux du Netcode et les analyses du netcode de Call of Duty d'Edgegap.

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Cet article cite les travaux répertoriés dans les Sources. Tous les droits sur le contenu original appartiennent à leurs propriétaires respectifs.

• Epic Games, Aperçu du réseau pour Unreal Engine, documentation Unreal Engine.

• Dave Hagewood, fondateur de Psyonix, interviewé par GamesBeat, 20 juillet 2015.

• Paul Bettner et Mark Terrano, alors chez Ensemble Studios, 1500 Archers on a 28.8: Network Programming in Age of Empires and Beyond, GDC 2001.

• Michal Buras, alors ingénieur réseau principal chez Highwire Games, conférence au Live Service Game Summit, 10 septembre 2024 (transcription complète).

• Valve, Steam Datagram Relay, documentation Steamworks.

• Valve, Ticket GameNetworkingSockets n°398, GitHub, 2026.

• Unity Technologies, Relay, documentation Netcode for GameObjects.

• Iron Gate Studio, A Guide to Dedicated Servers, assistance Valheim.

• Matt Segur, alors responsable de l'ingénierie chez Bungie, Destiny 2 weekly update, 26 mai 2017 (via Stevivor).

• Roblox, Client-server runtime, documentation Roblox Creator.

• AWS for Games, Epic Games taps AWS Local Zones for Fortnite's NA Central servers, 14 février 2023.

• Call of Duty, Call of Duty Update: An Inside Look at Matchmaking, janvier 2024.

• Fadi Beyrouti, directeur de la technologie chez Behaviour Digital, dans How Dead by Daylight survives the test of time using AWS, AWS for Games, 17 décembre 2019.

• Développeur principal d'Innersloth (u/fwfb), commentaire r/gamedev sur l'architecture serveur d'Among Us, 2020.

• IETF, RFC 8656 (TURN) et RFC 8445 (ICE).