33. 하트비트와 데이터 메시지의 시퀀스 공유로 인한 유실 오탐

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// 시나리오 (서버-클라)
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// 서버와 클라이언트는 하나의 송신 시퀀스 번호 카운터를 공유한다. 게임 데이터
// 메시지(스킬 시전, 이동 등)뿐 아니라 하트비트(생존 확인) 메시지도 이
// 카운터에서 번호를 받아 나간다 — 하트비트도 시퀀스 번호를 하나씩 소모한다.
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// 수신측은 유실 탐지를 위해 수신한 시퀀스 번호가 이전에 받은 번호보다
// 정확히 1 커졌는지를 검사한다(갭이 있으면 유실로 간주해 재전송을
// 요청한다).
//
// 요구사항:
//   - 하트비트가 시퀀스 번호를 소모하며 오갔다는 사실이, 데이터 메시지에
//     대한 유실 탐지 결과에 영향을 주어서는 안 된다(정상 상황에서 오탐이
//     발생해서는 안 된다).
//   - 실제로 데이터 메시지가 유실된 경우에는 반드시 갭이 탐지되어야 한다.
//
// 과제: (A)(B) 지점을 검토해 위 요구사항이 깨지는 경로를 찾고 수정하라.
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#include <cstdint>
#include <atomic>
#include <vector>

enum class MessageKind { Data, Heartbeat };

struct OutgoingMessage
{
    int64_t sequenceNumber;
    MessageKind kind;
    std::vector<uint8_t> payload;
};

// 송신측: 하트비트와 데이터 메시지가 하나의 카운터를 공유한다.
class Sender
{
public:
    OutgoingMessage BuildDataMessage(std::vector<uint8_t> payload)
    {
        int64_t seq = nextSeq_.fetch_add(1);
        return OutgoingMessage{ seq, MessageKind::Data, std::move(payload) };
    }

    OutgoingMessage BuildHeartbeat()
    {
        // (A) 하트비트도 같은 카운터에서 번호를 받아 시퀀스를 소모한다.
        int64_t seq = nextSeq_.fetch_add(1);
        return OutgoingMessage{ seq, MessageKind::Heartbeat, {} };
    }

private:
    std::atomic<int64_t> nextSeq_{ 1 };
};

class IRetransmitRequester
{
public:
    virtual ~IRetransmitRequester() = default;
    virtual void RequestRetransmit(int64_t fromSeqExclusive, int64_t toSeqInclusive) = 0;
};

// 수신측: 데이터 메시지의 시퀀스 번호만 보고 갭을 검사한다.
class DataMessageGapDetector
{
public:
    explicit DataMessageGapDetector(IRetransmitRequester& requester)
        : requester_(requester)
    {
    }

    // 데이터 메시지가 도착할 때마다 호출된다. 하트비트는 이 메서드를
    // 거치지 않는다.
    void OnDataMessageReceived(const OutgoingMessage& msg)
    {
        // (B) 이전에 받은 데이터 메시지의 시퀀스 번호보다 정확히 1 커야
        //     정상으로 판단한다. 하트비트가 그 사이에 번호를 가져간 경우는
        //     고려하지 않는다.
        int64_t expected = lastSeenDataSeq_ + 1;
        if (msg.sequenceNumber != expected)
        {
            requester_.RequestRetransmit(lastSeenDataSeq_, msg.sequenceNumber);
        }

        lastSeenDataSeq_ = msg.sequenceNumber;
    }

private:
    int64_t lastSeenDataSeq_ = 0;
    IRetransmitRequester& requester_;
};