（计算机应用技术专业论文）基于局域网的远程桌面监控系统的设计及实现.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 c 夕多厂 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：磷垫 导师签名：，辙i v 。 日期：! p ：_ 摘要 摘要 随着计算机技术和信息化建设的快速发展，局域网在各个领域内的应用也日 益普及，但局域网的快速发展也带来了网络管理方面的问题。如：公司职员利用 上班时间上网聊天等，学生在机房实习时玩游戏等等。如果能做到坐在电脑前就 知局域网事，将有效地实现对局域网的监控管理。 远程监控系统中，对图形界面的监控是远程教学中的重要应用。为了满足局 域网环境下，对学生在各自机器上学习状态的显示，本文提出了一个远程监控系 统( i 洲s ) ，并对该系统进行了详细的描述。同时，针对实施中要解决的三个重 点问题，即多窗口显示功能、监控进程隐藏功能、被监控机器键盘鼠标锁定功 能，给出了代码级的解决方案。 r m s 是使用c s 结构，由服务器与客户端构成。服务器安装在被监控机器 上，通过数据采集模块获取被监控机器上屏幕的点阵数据，经过编码压缩，形成 适于网络传输的数据流，通过数据传输模块传至监控端。在传输的过程中，系统 会根据图像传输质量，动态调整图像传输的编码类型，以更有效的编码方式传输 图像信息。 在实际应用中，监控系统需要具备的三大功能，即多屏幕显示功能、隐藏进 程功能、锁定输入设备功能。其中多屏幕显示功能主要是用于实验室内同时监控 多台机器。隐藏进程功能，防止使用被监控机器上的用户利用任务管理器关闭监 控进程，从而达到不被监控的目的。锁定输入设备，则是当被监控用机出现违规 操作时，系统管理员可以采取的措施。 远程监控系统的性能，即对原系统的影响是至关重要的。一般的性能指标有 带宽占用率、网络延时、吞吐量等。在本系统测试中带宽占用率是最重要的性能 参数，也是评价该系统的重要指标。如果远程监控占用过多网络带宽，则原系统 功能将无法实现，监控也就失去了意义。 使用c h a r i o t 测试工具可以测量出无线信道的实际带宽。使用 w i r e s h a r k 可以测量不同应用下，监控系统产生的流量大小。无线局域网的典 型应用为网络下载、网页浏览、联网游戏。以测试数据计算监控流量的带宽占用 率，带宽占用率不超过5 ，则表示监控系统达到实用要求，对原系统影响较小。 经测试，该远程桌面监控系统性能方面达到实用性要求，功能执行正常。 关键词远程监控；多窗口显示；进程隐藏；键盘鼠标锁定；无线网络测试 北京工业大学t 学硕七学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t hp r o g r e s so fc o m p u t e ra n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，l o c a la r e an e t w o r k ( l a n ) i sa l m o s ta p p l i e di ne v e r yf i e l d ，a n dm e a n w h i l et h ep r o b l e mo fl a n m a n a g e m e n ti sc o m i n g m o n i t o r i n gt h er e m o t em a c h i n e sa n dk n o w i n ge v e r y t h i n g h a p p e n i n gi nl a n ，o n l ys e t t i n go no n ep c ，i sp u t t i n gf o r w a r df o rr e s o l v i n gt h i s p r o b l e m i t sv e r yi m p o r t a n tf o rr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mt om o n i t o rg u i i no r d e rt o m o n i t o rp c sw h i c ha r eu s e db ys t u d e n t si nl o c a ln e t w o r k ，t l l i sp a p e rp u t sf o r w a r da r e m o t em o n i t o rs y s t e m ( r m s ) a n dd e s c r i b e st h ed e t a i l so ft h i ss y s t e m m e a n w h i l e p u t ss o l u t i o n so fm u l t i s c r e e nd i s p l a y i n g ，m o n i t o r i n gp r o c e s sh i d i n g ，a n dl o c a l k e y b o a r d m o u s el o c k e d r m si n c l u d e ss e r v e ra n dc l i e n t s e r v e ri si n s t a l l e di nt h em a c h i l i e sw h i c hn e e d b em o n i t o r e d ，a n dg e t st h em a t r i xo ft h es c r e e nt h r o u g hd a t ac o l l e c t i o nm o d u l e a f t e r e n c o d e da n dz i p p e d ，t h es c r e e nm a t r i xb e c o m es h i na n ds e n dt h r o u g ht h en e t w o r kt o t h ev i e w e rm a c h i n ew h i c hd i s p l a y st h em o n i t o rp c ss c r e e n i nt r a n s m i s s i o n ，r m s c h a n g e st h ee n c o d em o d ed y n a m i c a l l yb a s e do nq u a l i t yo fi m a g et r a n s m i s s i o nf o r e f f i c i e n c y w h e nt h er m si se m p l o y e d ，i tn e e dt h r e ef u n c t i o n s ，m u l t i w i n d o w sd i s p l a y ， m o n i t o rp r o c e s sh i d i n g ，a n di n p u td e v i c e sl o c k i n g t h ef i r s to n e ，m u l t i - w i n d o w s d i s p l a y ，i su s e dt om o n i t o rm o r em a c h i n e si nt h el a b t h es e c o n do n e ，t h ep r o c e s s h i d i n g ，p r e v e n t st h eu s e rf r o ms h u t t i n gd o w n t h ea g e n tp r o c e s sf o ra v o i d i n gm o n i t o r e d t h el a s to n e ，l o c k i n gt h ek e y b o a r da n dm o u s e ，i sam e t h o df o rt h et e a c h e rt oc o n t r o l t h em a c h i n e sw h e nf o u n ds o m ew r o n go p e r a t i o n s t h ep e r f o r m a n c e so fr m s ，i n c l u d e dr a t eo fu s i n gb a n d w i d t h ，d e l a yo ft r a n s m i t a n dt h r o u g h p u ta n ds oo n ，a r ev e r yi m p o r t a n tf o rt h en e t w o r ke n v i r o n m e n t t h er a t e o fu s i n gb a n d w i d t hi st h em o s tp a r a m e t e r ，a n di st h eb a s e m e u to fe v a l u a t i n gt h i s m o n i t o rs y s t e m u s i n gi x c h a r i o tc a ng e t t h eb a n d w i d t ho faw i r e l e s sc h a n n e l u s i n g w i r e s h a r kc a nk n o wt h e t h r o u g h p u t si n t h r e et y p i c a l a p p l i c a t i o n s ，i e m u l t i - s c r e e nd i s p l a y ，p r o c e s sh i d i n g ，a n dk e y b o a r d m o u s el o c k e d w h e nt h er a t e b e t w e e nt h r o u g h p u ta n db a n d w i d t hi sb e l o w5 ，r m si se a s yt oa p p l y i n g ，a n dm a k e s al i t t l ea f f e c t i o nt ot h en e t w o r ke n v i r o n m e n t a f t e rt e s t i n g ，r m so w n st h er i g h tf u n c t i o n sa n di t sr a t eo fb a n d w i d t hi sb e l o w 5 i n d e e d k e y w o r d sr e m o t em o n i t o r ；m u l t i - w i n d o w sd i s p l a y ；p r o c e s sh i d i n g ；k e y b o a r d m o u s e l o c k ；w i r e l e s sn e t w o r kt e s t i i i 北京工、也大学工学硕七学位论文 i v 目录 目录 摘要一i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论一1 1 1 研究目的及意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 主要研究内容4 1 4 论文章节安排5 第2 章远程桌面监控系统的整体设计。7 2 1 系统原理7 2 2 系统结构7 2 2 1 系统模块结构8 2 2 2 系统数据流程8 2 2 3 系统传输协议9 2 3 本章小结1 0 第3 章远程桌面监控系统的系统实现1 l 3 1 数据的采集。1 1 3 2 区域更新的实现11 3 3 编码类型1 2 3 4 传输协议1 2 3 4 1 显示协议1 3 3 4 。2 输入协议l3 3 4 3 像素数据的表示1 4 3 4 4 协议扩展1 4 3 4 5 消息协议1 4 3 5 本章小结1 5 第4 章远程桌面监控系统的关键技术1 7 4 1 多屏幕显示1 7 4 1 1 进程与线程1 7 4 1 2 进程管理与操作18 4 1 3 线程通信1 9 4 1 4 线程同步2 0 4 1 5 实现步骤2 1 北京t 业人学r ：学硕+ 学位论文 4 2 隐藏进程2 1 4 2 1 驱动程序演变2 1 4 2 2w d m 工作流程2 3 4 2 3 实现步骤2 5 4 3 键盘鼠标锁定2 7 4 3 1w i n d o w s 的消息机制。2 7 4 3 2h o o k 介绍2 8 4 3 3h 0 0 k 类型2 9 4 3 4 回调函数31 4 3 5h o o k 钩子的安装与卸载3 2 4 3 6 实现步骤3 3 4 4 本章小结。3 4 第5 章系统测试与评价3 7 5 1 测试目的。3 7 5 2 测试工具选择3 7 5 2 1c h a r i o t 介绍3 7 5 2 2c h a r i o t 结构与应用。3 8 5 2 3w i r e s h a r k e t h e r e a l 介绍3 9 5 3 测试方案及报告4 1 5 3 1 测试前提4 1 5 3 2 测试用例4 1 5 3 3 无线信道带宽测试步骤与结果4 4 5 3 4 监控流量带宽占用率测试步骤与结果4 6 5 4 系统评价4 7 5 5 本章小结4 8 结论4 9 参考文献5 1 附录5 3 攻读硕士学位期间所发表的学术论文。6 5 致谢。6 7 1 1 研究目的及意义 第1 章绪论 随着计算机技术和信息化建设的快速发展，局域网在各个领域内的应用也日 益普及，但局域网的快速发展也带来了网络管理的问题。如：公司职员利用上班 时间上网聊天等，学生在机房实习时玩游戏等等。如果能做到坐在电脑前就知局 域网事，将有效地实现对局域网的监控管理。 实际上，现有的一些软件如各种木马程序都可以实现对局域网的监控，但由 于这些程序功能过于强大，一旦被别人掌握，很容易造成公司机密被盗，信息被 毁等恶性事件，因此开发一个既可以实现局域网的远程监控又没有破坏力的局域 网监控软件是必要的。 随着国内教育信息化的不断深入，许多高校与计算机相关的课程都在计算机 机房内开设，这无疑会给计算机机房的维护及管理带来很大困扰。具体表现为： 在日常维护上，随着教育软件不断更换，升级系统和安装软件要老师一一操作， 浪费教师大量时间进行重复性劳动；在课堂效果上，网络及游戏的新奇性吸引着 学生的目光，学生上课易走神，教学效果不好。 因此，对现代化的新机房的构建及管理提出了新的要求： 1 ) 可进行远程批量安装软件、远程批量升级系统等，不必逐台操作。 2 ) 能实现机房所有计算机的统一管理和系统保护。 3 ) 能帮助教师进行日常的课堂监督，并可随时制止学生上课时的“不轨 行为，有效地控制学生的课堂学习，进而提高教学质量。 目前许多公司已经开发出很多类似的远程桌面监控软件，但问题是： 1 ) 软件的购买需要资金； 2 ) 购买的软件功能过于丰富，占有系统资源过多，并不一定真正适合本学 院的计算机机房的实际需求； 3 ) 受软件开发商的制约，会遇到软件试用期问题。 本文基于实际教学环境的需要而进行研究，针对以上对现代化新机房所提出 的要求，主要研究其中的课堂监督管理模块，其主要功能是为在计算机机房进行 授课的教师提供一个更加可控的教学环境，让各位教师能够更加轻松的管理课 堂，不用总是分心去维护课堂秩序，可以适时的制止学生上课时的小动作，最终 提高教师对多媒体课堂教学的可控性，督促学生认真学习，为以后本校局域网桌 面监控软件的开发起到一定的借鉴作用。 北京工业大学t 学硕l j 学位论文 1 2 国内外研究现状 目前，国内很多机构都在研究和开发远程监控系统，主要研究内容如下： 基于无线网络的远程桌面智能监控系统【l 】，提出了基于无线网络的桌面智能 监控系统的原理结构、带宽适应性和智能监控的实现方法，描述了系统中使用的 无线组网、基于s p i h t 桌面编解码算法和基于内容的桌面识别等关键技术，给 出了系统实现后的实际测试结果及相关性能指标。基于w e b 的网络实验远程监 控系统的设计【2 】，从系统集成的角度研究了基于w r e b 的远程监控系统设计中所涉 及的关键技术，设计了基于w e b 的远程实验系统，实现了本地监控站的设计和 远程客户端与w e b 服务器的设计。远程监控a g e n t 的体系结构及其环境安全态 势评估模型【3 】，为满足对抗性环境中建立远程监控系统的需求，提出一种面向任 务的可重构a g e n t 体系结构a g o r a 。a g o r a 具有反射型和思考型a g e n t 体系 结构的特点，由感知单元、控制单元和执行单元组成，并可根据a g e n t 的具体任 务，动态替换其执行单元中的任务执行模块。在深入分析a g e n t 体系结构的工作 原理、生命期规划、工作状态转移、环境感知和行为决策等的基础上，提出了 a g e n t 的环境安全态势评估模型，并在w i n d o w s 环境下选择主机防病毒、主机 防火墙、网络监视和系统进程管理等软件作为a g e n t 的环境安全威胁因素，进而 根据相应的软件进程状态确定各自的威胁级别，以验证a g e n t 环境安全态势评估 模型。所建立的a g e n t 体系结构及其环境安全态势评估模型，对于开发对抗性环 境中基于a g e n t 的远程控制系统具有重要指导价值。基于构件的远程桌面监控系 统设计与实现【4 】，构件技术是软件复用的主要发展方向之一，简要地介绍了基于 构件的软件开发方法( c b d ) ，提出了一种基于构件的桌面监控系统开发模型， 并以此为基础设计并实现了一个远程桌面监控系统。该系统已在仓库、学校得到 应用，效果良好。 网络带宽自适应的远程桌面监控系统【5 】，当前的远程桌面监控系统在一定程 度上不能很好地适应网络带宽的变化，无法在多种网络线路上传输桌面流。为解 决这一问题，本文提出了网络带宽自适应的监控系统结构模型，使用位率控制精 度较高的编码器以适应网络带宽的变化，并对网络状况动态进行检测，完成了远 程桌面监控系统b h j k ，该系统可在i p 宽带网、电话线及其混合线路上传输桌 面流，提供基于桌面分析的智能运动检测和异常报警。远程网络桌面监控系统的 设计与实现【6 】，基于i n t e m e t 的远程桌面监控是桌面监控系统的最新发展趋势， 它将摄像头采集的桌面信息通过桌面服务器发布到网络上，能够使异地人员通过 一台连接到i n t e m e t 上的p c 机进行观看，从而对监控现场进行监管。本文以对 校园内一栋教学楼的远程桌面监控为背景，首先介绍了整个系统的基本硬件结构 及桌面信息和控制信息在系统中的传输过程，然后提出了远程监控系统中几个关 第1 章绪论 键技术的实现方法，最后对系统中的主要软件模块作了概述。远程监控及其实现 技术1 7 j ，公用机房和网吧中，由于机器较多，传统的方法很难适应现代管理的需 要，必须借助现代的计算机技术进行管理。介绍了一款远程监控系统的设计，并 对其中的关键技术进行了分析工作。基于移动a g e n t 的远程监控系统的设计与实 现【8 】，在分析了引入移动代理计算模型的远程监控系统所具有的优势的基础上， 提出了一种基于移动代理的现场总线与i n t e m e t 集成架构网络环境下的远程监控 系统模型结构，详细讨论了系统设计和实现的关键技术，并给出了系统代理的设 计和关键代码。系统在应用中显示了良好的控制效果和运行稳定性。该方案充分 利用了移动代理计算的优点，为大范围的协作的生产过程远程监控的实时和可靠 的实现提供了一种新途径。 同时，国内外已经有很多公司开发出了针对不同企业不同需求的网络监控软 件，如：国外的p c a n y w h e r e 、d a n w a r ed a t a 公司的n e t o pr e m o mc o n t r o l 、n e t w o r k i n v e n t o r ym o n i t o r 、r e m o t ea d m i n i s t r a t o r 等，国内的冰河、l a n h e l p e r 局域网助手、 a n y v i e w 网警等。 对局域网电脑进行网络监控的必要性： 网络已经进入了我们的日常生活，随之而来的网络安全监控、网络管理、员 工网络行为等已经成为日益凸现的问题摆在了我们面前，根据美国f b i 和c s i 对 4 8 4 家公司调查发现： 1 ) 有9 3 企业网络资源使用不当 2 ) 有8 5 企业遭受过病毒攻击 3 ) 有4 3 员工电脑曾被木马入侵 4 ) 有3 1 员工滥用i n t e m e t 5 ) 有1 6 来自内部未授权的存取 6 ) 有1 4 专利信息被窃取 7 ) 有1 2 内部人员的财务欺骗 8 ) 有1 1 资料或网络的破坏 9 ) 有超过7 0 的安全威胁来自企业内部 网络监控日益重要，包含以下几个主要方面： 1 ) 掌握内部所有电脑的硬件和软件资源，以管理资源设备和重要资料文件； 2 ) 掌握内部所有电脑安装的运用程序，以防止员工滥用电脑； 3 ) 掌握员工使用电脑的过程，监视屏幕以记录是否合法使用和评估员工工 作； 4 ) 掌握员工上网的过程，管理、记录、限制网络行为和过程，以提高工作 效率； 5 ) 备份重要的网络邮件、员工浏览的页面、员工传递收发的数据文件，以 保存和保护重要资料； 北京t 业人学i t 学硕士学位论文 6 ) 限制员工上网行为、游戏行为、聊天行为、干私活行为，以加强企业管 理： 7 ) 监视网络流量，防止恶性下载消耗网络资源，以提高网络性能； 8 ) 禁止泄露企业内部重要资料，以增加企业竞争力和保护产权； 9 ) 禁止对u 盘、光盘、文件等的存取；以防止病毒和资源泄露； i d c 资深分析i ) i 节s t e p h e nd r a k e 表示，远程控制产品在企业管理架构上将扮演 越来越关键的角色。就目前出现的远程控制软件来看，它们基本上具有以下功能： 1 ) 获取目标计算机屏幕图像、窗口及进程列表； 2 ) 记录并提取远端键盘事件( 击键序列) ，即监视远端键盘输入的内容； 3 ) 可以打开、关闭目标计算机的任意目录并实现资源共享，提取拨号网络 及普通密码； 4 ) 激活、中止远端进程； 5 ) 打开、关闭和移动远端窗口； 6 ) 控制目标计算机鼠标的移动与动作( 操作) ； 7 ) 浏览目标计算机文件目录，可以任意删除目标计算机的磁盘文件； 8 ) 上传、下载文件，就如操作自己的计算机的文件一样的简单； 9 ) 远程执行目标计算机的程序； 1 0 ) 强制关闭w i n d o w s ，关闭系统( 包括电源) ，重新启动系统； 11 ) 提取、创建、修改及删除目标计算机系统注册表关键字； 1 2 ) 在远端屏幕上显示信息，启动目标计算机外设进行捕获、播放多媒体文 件音频文件； 1 3 ) 远端控制录、放音设备音量以及进行远程版本升级更新。 可见，远程控制软件市场是软件技术支持消费中增长最快的领域之一。这种 增长来源于下面的需求：家庭办公将成未来时尚，会有越来越多的人经常不在办 公室内工作；远程技术支持的流行，使技术人员能够直接操作远程计算机，就像 操作本地机器一样；远程教学的快速发展，大大地加强了远程教学的“真实 性； 企业内部管理，可以监控员工的敲键、发送m a i l 等细小的行为。 1 3 主要研究内容 随着无线技术的日益成熟，无线网络凭借便捷、一定程度上的美观、高速及 低维护成本成为目前组网的一个重要选择。本文以无线局域网为基础，采用 t c p i p 网络协议，通过s o c k e t 编程实现主控端与被控端相互协调，最终能够进行 局域网远程监控管理。 具体来说，本系统主要通过三方面来实现完美的课堂维护功能： 首先，“多屏幕监控”功能，做到一台机器监控多达六台学生用机，每台学 第l 章绪论 生用机的屏幕均显示在监控机上，达到教师同时监控多人的目的。 其次，“鼠标、键盘锁定”功能则适时调整学生端，随时切断学生上课时的 小动作，使学生无法进行违规操作，提高教学效率； 其次，“隐藏监控进程 功能，防止学生发现被监控时，运用本地操作系统 的任务管理器关闭监控程序。当使用任务管理器打开系统进程时，监控进程并不 在列表当中，使学生无法关闭监控系统。 监控系统性能对系统实施至关重要。尤其是在无线局域网环境下，通过制定 详尽的测试方案，可以得出无线信道带宽，及监控流量的带宽占用率。根据经验 在带宽占用率小于5 的情况下，系统实用性达到要求。 1 4 论文章节安排 在可视化编程环境下开发基于t c p i p 协议和s o c k e t 的局域网桌面监控程序 的原型系统。其基本要求是通过装载在主控端的服务程序监视局域网中的任意一 台计算机，定时截获被控端计算机上的屏幕数据，并传输到主控端，管理员可以 针对截获的屏幕显示的内容来对客户端采取一些必要的措施，如锁定客户端键盘 和鼠标等，从而加强机房管理，真正实现“远程监控的目的。 通过对市场上现有的局域网桌面监控软件的研究，最终能够实现具有本院机 房特点的局域网监控软件的原型系统，在无线局域网的环境下，能够实现主控端 对被控端的监控，查看被控端的屏幕画面，并能够实现对被控端的键盘、鼠标的 锁定。 本文第一章为绪论，针对远程监控系统的研究目的及意义进行描述，分析了 目前监控技术的现状，提出教学局域网中监控系统的功能要求。 第二章主要描述远程监控系统的总体结构。远程监控系统作为一个整体由服 务器端和客户端构成，服务器端主要包含五个模块分别是数据采集模块、压缩编 码模块、数据传输模块、进程隐藏模块、输入锁定模块；客户端包括三个模块， 数据解码模块、模拟显示模块、指令传输模块。 数据采集模块中的屏幕更新机制主要由u i b 链表完成。数据传输模块中的 编码类型主要有三种，分别是e c o 模式、r b m 模式与b z p 模式，其三者内的 选择将由屏幕图像传输质量来决定，也可以由用户指定。服务器与客户端的传输 协议r f b 完成两个部件间的通信功能。以上这些内容将在第三章描述。 进程隐藏模块是以内核驱动的形式实现，通过重定向调用系统进程列表的 a p i 入口地址完成进程隐藏的功能。输入设备锁定功能则是使用h o o k 机制重 建服务器进程的消息处理函数，在锁定功能打开时，消息处理函数丢弃本地的键 盘鼠标输入消息，只处理远程输入消息；当锁定功能关闭时，消息处理函数同 时处理本地和远程的输入消息。多窗口显示功能则使用在主程序打开多个进程的 北京t 业人学1 = 学硕七学位论文 方式，实现一个界面中，多个进程连接多台监控服务进程的功能。上述三项功能 实现将在第四章中加以描述。 第五章将描述对监控系统的测试与评价。监控系统的应用很大程度上取决于 对带宽的占用率。如果占用带宽过大，则严重影响到原系统功能的使用，监控也 就失去了意义。针对这种情况，选取i x c h a r i o t 和w i r e s h a r k 作为测试工 具，测试无线信道带宽，及在典型应用环境下，监控机与被监控机之间的监控流 量。三种类型应用为：一、对外网络流量很大，但屏幕变化不大，即监控流量很 少，如被监控机正在下载文件。二、对外网络流量很小，但屏幕变化很大，即监 控流量大，如被监控机上网浏览并频繁打开网页。三、对外网络流量很大，屏幕 变化也很大，即监控流量大，如被监控机正在玩联网3 d 游戏。同时，还要测试 在带宽占用率不超过5 的时候，允许同时监控的最多台数。根据测试结果，可 以评价系统的实用性。 结论部分是对全文的总结，针对远程监控系统的设计、实现、测试、评价各 过程给出指导性的结论。远程监控系统是一个非常实用的系统，它能满足局域网 环境下的网络行为的规范工作，对学校的机房管理尤为重要。除了功能方面的实 现，监控系统的性能也是决定系统应用是否成功的重要因素。测试指标与评价方 法也是该系统可以完善的方面。 第2 章远程桌面监控系统的整体设计 第2 章远程桌面监控系统的整体设计 2 1 系统原理 远程桌面监控系统( r e m o t em o n i t o rs y s t e m ，简称r m s ) 在计算机应用中 存在很多成熟的技术。在xw i n d o w s 的协议体系中，并不限定显示设备的物理 连接类型，所以可以使用一个远程的输入输出设备，而w i n d o w s 系统本身也提 供了远程协助的功能。可是异种环境的互操作性，以及在具体应用中的兼容性和 安全性等等，一直是很难的问题。本文通过在被监控机上安置一个代理程序，用 于捕捉用户输入，同时接管屏幕输出，然后通过网络传送到监视端。系统的目的 不在于提供一个完善的远程输出设备，类似xw i n d o w s 那样，而是致力于提供 一个灵活的，轻量级的客户端。可以有效减少对网络资源的依赖，提供更好的适 应异种环境的互操作性和行为的一致性。 2 2 系统结构 本系统可以按照功能分为两部分：遵循一般的原则，提供服务者为服务器端， 请求服务者为客户端。这样实际上在被监控机上所安置的代理程序就是服务器端， 而监控程序就是客户端。 服务器端 客户端 数据采集模块 模拟显示模块 输入进程输入 锁定隐藏控制 模块模块模块 数据编码模块 数据解码模块 数据传输模块 数据传输模块 图2 - 1r m s 系统结构 f i g u r e2 - 1r m ss y s t e ms t r u c t u r e 北京t q k 大学t 学硕l ：学位论文 r m s 被设计为不包含任何状态相关的协议，其系统结构图如图2 - 1 所示。 服务器端和客户端不依赖任何与连接时间序列和工作状态相关的机制，这样不同 的客户端可以共享同一个图形界面。服务器端只是负责维护自己的状态，并且仅 仅维持一个统一的视图。这一点不同于xw i n d o w s 等多用户系统，同时简化了 客户端的设计和实现。 2 2 1 系统模块结构 系统服务器端主要模块可以分为三个层次来描述，如图2 - 2 所示，分别是数 据采集层、数据编码层、传输协议层。数据采集层主要负责从原始设备读取图形 数据，取得原始的点阵数据，数据在通过数据编码后，根据情况会进行压缩处理， 最后由传输层来传送到客户端。 客户端可以分为两层：传输解码层和模拟显示层。传输解码层接受服务器端 的数据后，根据数据流的类型解码并且解压缩，然后由模拟显示层完成数据流的 显示。 数据采集 l 1r 数据编码 l 1r 传输协议 lj 图2 - 2r m s 服务器端模块结构 f i g u r e2 - 2r m ss e r v e rm o d u l es t r u c t u r e 2 2 2 系统数据流程 r m s 系统的数据流程如图2 - 3 所示。整个流程可以分为两部分：一部分负 责屏幕更新数据的维护；而另一部分接受客户端的请求，然后返回屏幕更新数据。 两部分协同工作，完成整个系统功能。该结构可以根据客户端的需求而提供 不同的数据，也是无状态协议的关键部分。由客户端主动请求数据，而服务器只 关心屏幕数据的当前状态。两部分之间通过互锁机制来协调工作，在服务器端设 置了相应的调度参数来控制系统行为，在使用中可以根据情况适当调整。 8 第2 章远程桌面峨控系统的嫠体设计 否 2 2 3 系统传输协议 图2 - 3 r a m s 数据流程 f i g u r e2 - 3r m sd a t af l o w r m s 传输协议主要完成系统服务器端和客户端之间的数据传输，包含了下 列功能： 1 ) 服务的初始化：主要完成连接的建立，双方数据的初始同步；在初始连 接时需要对双方屏幕数据进行初始同步； 2 ) 通信数据的协商：在连接后客户端自己负责状态的维护；根据需要向服 务器端请求所需要的数据；同时根据不同的情况，例如：连接质量、显示设备的 分辨率等，都需要通过协商报文来完成对话； 3 ) 连接维护：其它必须的控制报文。 在客户端连接以后，首先必须与服务器端进行数据同步，建立一个基准；然 后在数据更新时，可以只传输发生更新的区域数据，从而有效减少更新所需的数 据量。数据协商用于客户端调整请求数据类型所用。服务器可以根据在连接初始 时的数据来确定客户端所需要的数据类型，而客户端可以在自身条件变化时，发 送协商报文来调整协商双方的行为。 在r m s 系统中，客户端和服务器端的同步是自适应的。每个刷新请求由客 户端发起，在收到服务器端的刷新数据后，才继续发送下一个刷新请求。这样客 户端的刷新速率会根据网络的通信质量自动调整，不需要额外的流控。服务器端 主动发送数据，只是根据客户端的请求来发送相应的数据。 北京丁业大学t 学硕i ：学位论文 2 3 本章小结 本章主要描述远程桌面监控系统的总体结构。r m s 采取c s 模式，由服务 器端与客户端构成。 服务器端安装在被监控机上，通过数据采集模块获取被监控机器上屏幕的点 阵数据，经过编码压缩，形成适于网络传输的数据流，通过数据传输模块传至监 控端。在传输的过程中，系统会根据图像传输质量，动态调整图像传输的编码类 型，以更有效的编码方式传输图像信息。 服务器端包括五个功能模块，分别为数据采集模块、数据编码模块、数据传 输模块、进程隐藏模块、输入锁定模块。 客户端包括三个功能模块，分别是传输解码模块、模拟显示模块、远程控制 模块。传输解码模块负责解码传来的图像；模拟显示模块在监控机器上还原被监 控机器屏幕画面；远程控制模块发送控制命令，实现远程控制。 服务器端与客户端通过r y b 通信协议，实现远程通信。 第3 章远挥桌面豁控系统的系统实现 第3 章远程桌面监控系统的系统实现 本文介绍r m s 在w i n d o w s 操作系统中的实现。实现的重点在于多种编码的 实现和流式数据的封装。 3 1 数据的采集 数据采集是系统的关键。w i n d o w s 系统，对于不同设备有着良好的适应性和 抽象性。每次屏幕更新时，服务器端会生成一个唯一序号和所更新区域的坐标和 大小的信息，组成一个更新信息块( u i b ) ，服务器端会维持一个u i b 的链表， 链表的长度可以根据实际情况进行调整。 u i b 结构： 1 ) 序号； 2 ) 更新区左上角x 坐标，更新区左上角y 坐标； 3 ) 更新区域长度，更新区域宽度。 3 2 区域更新的实现 r m s 为了减少数据传输，提高响应速度和有效利用带宽，采用了区域更新 技术。由于r m s 采用了无状态的设计，所以服务器端不会保存任何客户端的信 息。在客户端初始访问时，会与服务器端进行u i b 的同步。每个客户端在发送 刷新请求时，会发送自己最后一次更新时得到的u i b 的序号。服务器端会根据 这个序号查找u i b 链表，从而计算出该客户端从上次更新后，需要更新的区域。 发送相应的区域数据到客户端。整个工作过程如图3 - 1 所示： 图3 1r m s 区域更新机制 f i g u r e3 1r m sa r e au p d a t em e c h a n i s m 由于服务器端的u i b 链表有一定长度，如果客户端发送的u i b 序号已经超 北京t 业大学工学硕上学位论文 出了服务器端的u i b 链表所保存的序号，那么服务器端会发送全屏的数据。在 区域计算过程中系统也会随时检查是否更新区域已经达到了最大分辨率，跳过计 算过程直接发送全屏数据。 3 3 编码类型 r m s 提供了多种编码类型来适应不同的应用情况。 最为简单的数据编码就是点阵数据，也就是不加任何处理直接发送更新区域 的点阵数据( r b m ) 。在大多数情况下，r m s 不会直接发送点阵数据。在实际应 用中可以发现，客户端的处理能力会限制太复杂的编码，所以r m s 提供了简单 的压缩编码( e c o ) ，类似z i p 算法的原理，简单的合并连续的点阵值，其优点 是解码后立刻就能更新显示数据。在客户端具有较高的处理能力时，r m s 提供 了压缩率更高同时也更为复杂的压缩算法，基于b z i p 的变种( b z p ) 。 选择编码的类型主要取决于客户端。客户端根据服务器端返回的更新序号来 评判自身的延迟量。优先使用e c o 方式，在持续检测到序号跨度大于某个数值 时，会尝试使用b z p 来工作，如果没有改观甚至恶化，那么就会使用r b m 方式。 这个顺序可以由用户在界面中选择，同时也可以强制工作在某种编码方式下。 根据客户端的c p u 处理能力、显示设备的处理能力、网络状况等因素来综 合考虑，e c o 可以适应大多数情况。 远程监控系统中，对图形界面的监控是远程教学中的重要应用。为了满足局 域网环境下，对学生在各自机器上学习的状态的显示，本章提出了一个远程监控 系统( r m s ) ，并对该系统进行了详细的描述。在下面的章节中，将制定系统性 能测试方案，以对该系统进行评价，同时也会完善系统的安全特性，增加客户端 的兼容性和移植性，提供更为有效的编码方式。 3 4 传输协议 r f b ( 远程帧缓冲) 是一个用于远程访问图形用户接口的简单协议。由于它 工作在帧缓冲层，所以适用于所有的桌面系统和应用，包括x l l ，w i n d o w s 和 m a c i n t o s h 等。 我们把用户所在的一端( 包括显示器、键盘和鼠标) 被称为r f b 客户端。 而帧缓冲发生变化的一端( 桌面系统和应用) 称为r f b 服务器，如图3 2 所示。 r f b 协议是一个客户协议。协议设计的重点是减小对客户端的要求，这样， 客户端可以运行在多种范围的硬件上，实现的任务是使客户端尽可能地简单。 第3 章远程桌面h 矗控系统的系统实现 r f bs e r v e rr f bc l i e n t r f b p r o t o c o1 - _ _ l _ _ l _ _ 图3 2 传输协议不意图 f i g u r e3 - 2t r a n s p o r tp r o t o c o l ss k e t c hm a p r f b 协议也使得客户端是“无状态的。如果一个客户端和服务器断开了 连接，稍后再一次连接到这台服务器上，用户的会话不会被关闭，状态会一