Rollback Netcode & Deterministik Lockstep

"İki Tahta, Tek Oyun: Sıfırdan Rollback Netcode ve Deterministik Lockstep" makalesinin çalışan kodu. Sunucu yok, otorite yok. İki istemci aynı deterministik simülasyonu koşar, aralarında sadece girdi dolaşır; rakibin girdisi geç geldiğinde tahmin edilir, tahmin tutmazsa zaman geri sarılıp o kareden bugüne yeniden oynanır.

Simülasyon tamamen fixed-point tamsayı (16.16). İçinde Math.random, Math.sin, Math.cos, Math.sqrt ve tek bir kayan nokta bile yok — determinizm bunun üzerine kurulu. Doğrulama aracı FNV-1a state hash'i.

Ağ, sayfa içinde sabit gecikmeli bir kanalla simüle edilir (SimulatedChannel, 150 ms). WebRTC, WebSocket, Node süreci gerekmez; demo da testler de tek başına çalışır.

Kurulum

npm install

Çalıştırma (demo)

npm run dev

• http://localhost:5173/ → yan yana iki canvas: P1 (ok tuşları) ve P2 (WASD). Her panel bir "istemci"nin kendi bakış açısı; ikisinin arasında tek yönlü 150 ms gecikmeli kanal var.
• HUD'da her iki oturumun kare numarası, rollback ve stall sayacı; alt satırda onaylı karenin iki taraftaki hash'i ve SENKRON / DESYNC! damgası.
• rollback checkbox'ını kapatın: tahmin devre dışı kalır, saf lockstep davranışı başlar — hareket gözle görülür biçimde ağırlaşır, stall sayacı fırlar. Açın: tuşa basınca top anında kıpırdar, rollback sayacı saniyede onlarca artar, ekranda hiçbir sıçrama görünmez.

Hash neden onaylı kareden alınıyor? Çünkü son birkaç kare iki tarafta da spekülatiftir (herkes ötekinin girdisini tahmin eder) ve doğal olarak farklıdır. Ölçüldü: 900 karelik koşuda spekülatif hash 898 karede farklı, onaylı kare hash'i 900/900 aynı. Senkron kontrolü onaylı karede yapılır.

file:// ile açarsanız boş ekran gelir; mutlaka npm run dev (Vite) ile açın.

Test

npm test

26 test, hepsi saf mantık — canvas, DOM, WebGL, ağ yok:

• test/fixed.test.ts (7) — 16.16 aritmetiği: sıfıra doğru simetrik yuvarlama, negatif sıfır tuzağı (fpMul(-1, 1) === 0), 0.1 birikiminin TAM kalması, isqrt, fpLen, 2^53 bütçesi.
• test/sim.test.ts (7) — determinizm (aynı girdi → aynı hash ve toEqual), tek kare farkının hash'i değiştirmesi, step'in saflığı, float sızıntısı bekçisi (tüm alanlar Number.isInteger), arena sınırları, iç içe geçmeme.
• test/rollback.test.ts (8) — reference (ağsız gerçek) + runPair (kare tabanlı tel) koşum takımı. Ana iddia: 240 kare, 9 kare gecikme, onlarca geri sarma sonrası a.state toEqual hiç yanılmamış referans. Ayrıca desync yok, inputDelay === gecikme → rollbackCount === 0, en eski hatalı kareye dönme (lastRollbackDepth === 3), stall, ve saf lockstep'in ağır çekimi.
• test/channel.test.ts (4) — enjekte saatli kanal + demo döngüsünün DOM'suz kopyası: onaylı kare hash'i 900/900 eşit, spekülatif kareler ayrışıyor.

Bench

npm run bench

Rollback'in gerçek maliyeti: kare başına kaç kare yeniden oynanıyor? Sayaçlar (rollback / replay / stall) tamamen deterministiktir; yalnızca ns sütunları makineye göre değişir. Gerçek çıktı (Apple Silicon, Node 22):

rollback maliyeti · 3000 kare · inputDelay=2 · maxRollback=24
gecikme (kare) | ~ms | rollback | replay kare | replay/kare | step/kare | stall
---------------|-----|----------|-------------|-------------|-----------|------
             0 |   0 |        0 |           0 |        0.00 |      1.00 |     0
             2 |  33 |        0 |           0 |        0.00 |      1.00 |     0
             4 |  67 |      462 |         922 |        0.31 |      1.31 |     0
             6 | 100 |      462 |        1844 |        0.61 |      1.61 |     0
             9 | 150 |      462 |        3227 |        1.08 |      2.08 |     0
            12 | 200 |      461 |        4600 |        1.53 |      2.53 |     0
            18 | 300 |      460 |        7344 |        2.45 |      3.45 |     0

her gecikmede aynı son durum: EVET (hash 427844e5)

saveState (cloneState): 25.6 ns · loadState (cloneState): 25.0 ns · step: 636.6 ns
60 FPS'te kare bütçesi 16.7 ms; en kötü satırın simülasyon maliyeti 0.0022 ms.

Okunuşu: geri sarma sayısını ağ değil oyuncunun yön değiştirme sıklığı belirliyor (462 → 460, neredeyse sabit). Gecikmeyle büyüyen şey her yanlışın derinliği: 150 ms'te step karede ortalama 2.08 kez, 300 ms'te 3.45 kez koşuyor. Son satır mimarinin sağlaması: gecikme ne olursa olsun bitiş durumunun hash'i aynı (427844e5) — ağ sonucu değil, sonuca varma yolunu değiştiriyor.

Build / typecheck

npm run typecheck   # tsc --noEmit
npm run build       # tsc && vite build

Dosyalar

index.html            iki canvas (320x240), rollback anahtarı, HUD
src/fixed.ts          16.16 sabit noktalı aritmetik (fpMul/fpDiv/isqrt/fpLen)
src/sim.ts            deterministik simülasyon: step/integrate/resolvePair/
                      bounceWalls + cloneState + FNV-1a hashState
src/input-buffer.ts   kare numaralı halka tampon, onaylı/tahmin damgası, predict
src/lockstep.ts       saf lockstep oturumu (eksik girdide bekler)
src/rollback.ts       RollbackSession: tahmin, geri sarma, yeniden oynatma, prune
src/channel.ts        sabit gecikmeli sayfa-içi kanal (enjekte edilebilir saat)
src/main.ts           demo döngüsü: iki oturum, iki canvas, HUD
src/bench-cli.ts      rollback maliyeti / gecikme tablosu + save/load/step ns
test/                 26 test (vitest, DOM'suz)

Lisans

MIT