（计算机应用技术专业论文）终端应用服务协议中终端界面显示技术研究.pdf

摘要 网络终端技术已经在我国迅速发展起来，智能化应用服务仂议 是智能化网络终端和服务器上的应用系统之间进行交互的机制，研 究开发智能应用服务协议具有重要的意义。本文研究了智能应用服 务仂、议中的关键技术一图形终端界面显示技术，在综合相关领域已 有研究成果的基础上，在r a s p 上设计和实现了图形终端界面的屏 幕更新策略和编码方法，提出了一种优化的编码方法。本文的主要 贡献和创新表现在以下几个方面： 1 图形终端界面的显示 用户界面是用户与计算机进行交互的操作方式。图形用户界 面( g u ) 现在已经被大多数操作系统所采用，智能化应用 服务协议必须能够提供图形化的终端界面的支持。本文对几 种主要的网络终端应用服务协议的图形终端界面显示原理 进行了研究，在自主研究开发的r a s p 上实现了图形终端界 面的显示。 2 屏幕更新策略 屏幕更新是实现图形终端界面显示的必要环节。本文对网络 终端应用服务协议中采用的屏幕更新策略进行了研究，在 r a s p 上实现了一种懒惰的图形终端界面屏幕更新策略，即更 新数据首先在服务器端缓存，当终端发出更新请求时，服务 器再将最新的更新数据进行融合后发送给终端。 3 编码方法 编码方法是实现高效的图形终端界面显示的关键技术。本文 主要研究了在网络终端应用服务协议中采用的各种编码方 法，根据各种应用环境，选取了几种合适的编码方法在r a s p 中实现。在此基础上，针对二维图形终端界面这一特殊的图 像信息，提出了一种压缩率和解码效率都较高的新的编码方 法。并且实现了一种自适应选择编码方法的功能。 摘要 关键词：终端应用服务协议，图形终端界面，屏幕更新策略，编码 方法 a b s t r a c t n e t w o r kt e r m i n a lt e c h n o l o g yh a sb e e nr a p i d l yg r o w ni no u r c o u n t r y a sa l li n t e r a c t i o nm e c h a n i s mb e t w e e ni n t e l l i g e n tn e t w o r kt e n u i n a la n d a p p l i c a t i o ns y s t e mi ns e r v e r , i n t e l l i g e n ta p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o t o c o l i s v e r yi m p o r t a n tt ob ed e v e l o p e d t h i sp a p e rs t u d i e st h et e c h n o l o g yo f h o wt od i s p l a yg r a p h i c a lt e r m i n a li n t e r f a c e ，w h i c hi st h ek e y t e c h n i q u e s i ni n t e l l i g e n ta p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o t o c 0 1 t a k i n gr a s pa sa ne x a m p l e ， t h ew o r kc o m b i n e st h ec u r r e n tr e l a t e df i e l d sr e s e a r c ha c h i e v e m e n t s ， d e s i g n sa n di m p l e m e n t ss c r e e nu p d a t es t r a t e g ya n de n c o d i n g m e t h o di n g r a p h i c a lt e r m i n a li n t e r f a c e ，a d v a n c e sa l lo p t i m i z i n ge n c o d i n gm e t h o d t h em a i nc o n t r i b u t i o na n di n n o v a t i o nc a nb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t h e d i s p l a yo fg r a p h i c a l t e r m i n a li n t e r f a c e u s e ri n t e r f a c ei sa no p e r a t i o nm e t h o df o ru s e r st oi n t e r a c tw i t h c o m p u t e r i t i se s s e n t i a l f o r i n t e l l i g e n ta p p l i c a t i o n s e r v i c e p r o t o c o l t o p r o v i d e ag r a p h i c a li n t e r f a c ef o rt e m a i n a l u s e r s ， b e c a u s et h eg r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e ( g u i ) h a sb e e na d o p t e db y m o s to p e r a t i n gs y s t e m t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ep r i n c i p l e so f g r a p h i c a l t e r m i n a li n t e r f a c e d i s p l a y i n g i nn e t w o r kt e r m i n a l a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o t o c o l ，a n dt h e ni m p l e m e n t s t h ed i s p l a yo f g r a p h i c a lt e r m i n a li n t e r f a c e i nr a s r 2 s c r e e nu p d a t es t r a t e g y s c r e e n u p d a t es t r a t e g y i san e c e s s a r y s t e p t o i m p l e m e n tt h e d i s p l a y o fg r a p h i c a lt e r m i n a li n t e r f a c e i no r d e rt o a c q u i r e g r a p h i c a li n t e r f a c ei nt e r m i n a l ，t h ep a p e rp r o p o s e sal a z y u p d a t e s t r a t e g y , t h a ti st os a yt h a tt h eu p d a t ed a t aa r es a v e dt e m p o r a r i l y i ns e r v e r , a n dt h e nt h es e r v e rs e n d st 1 1 ef l e s h u p d a t ed a t at o t e r m i n a lw h e nt h et e r m i n a lr e q u e s t st h e m 3 e n c o d i n g m e t h o d e n c o d i n g m e t h o di st h e k e yl e c h n i q u e s i n a c h i e v i n g h i g h e f f i c i e n c yd i s p l a y o fg r a p h i c a lt e r m i n a li n t m t h c e t h i s p a p e rh a ss t u d i e dt h ee n c o d i n gm e t h o d sw h i c ha r eu s e di ns o m e d o m i n a t i n gn e t w o r kt e r m i n a la p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o t o c o l ，a n d t h e nc h o o s e ss o m eo ft h e ma c c o r d i n gt ov a r i o u si n s t a n c e st o a c t u a l i z ei nr a s p b e c a u s eo ft h es p e c i a li m a g ei n f o r m a t i o n ，a n o p t i m i z i n ge n c o n n gm e t h o dh a sb e e np r o p o s e d af u n c t i o no f c h o o s i n ge n c o d i n gm e t h o da d a p t i v e l yh a sa l s ob e e np r o v i d e di n t h e p a p e r k e y w o r d s ：t e r m i n a l a p p l i c a t i o n s e r v i c e p r o t o c o l ，g r a p h i c a l t e n n i n a li n t e r f a c e ，s c r e e n u p d a t es t r a t e g y , e n c o d i n gm e t h o d ， 湘潭大学硕士学位论文梁飞蝶 引言 随着网络技术的成熟和互联网的飞速发展，信息资源和计算资 源共享变得越来越普遍，网络计算模式也占据了越来越重要的地位。 这种计算模式的特征是所有的应用软件和数据的运行及存储都在服 务器端完成，客户端几乎不进行任何计算操作，可以简化到只有显 示器和输入设备。在这种新的网络计算模式下，网络终端应运而生。 所谓网络终端，即专用于宽带网络计算环境的瘦客户机，它n - j 以简 化到只有显示器、键盘、鼠标，多的可有密码键盘、i c 卡读卡机和 其他的身份验证设备等，在某些应用中甚至可接软盘驱动器作为辅 助输入手段。 前几年网络终端在市场上的发展并不尽如人意，究其原因是时 机还不成熟，常用的局域网速率只有1 0 m b p s ，同时网络终端本身 的技术也不够成熟，这些都使网络终端的推广受阻。 近几年网络终端在美国已有所发展，到2 0 0 0 年美国网络终端 市场的增长幅度达到1 6 0 ，销售量达到1 0 0 多万台。但由于美国 的p c 产品已经基本普及，市场近于饱和，用户也更愿意使用个人 自由度更大的p c 产品，所以网络终端虽然发展很快，其市场份额 却不大。而中国和美国的国情不同，p c 在中国还未广泛普及，网络 终端既能够满足政府上网、企业上网等信息化建设的要求，又能满 足用户注重信息安全的需要，还适合少花钱多办事的投资原则。而 且对于中国用户最重要的一点是，网络终端可以采用非w i n t e l 结构。 p c 已经被w i n t e l 结构垄断，并因此造成些安全隐患。例如p e n t i u m i i i 序列号问题、w i n d o w s ”后门”问题等等。相比之下，网络终端把 应用平台移到服务器上，服务器既支持w i n d o w s 操作系统，又支持 l i n u x 或u n i x 操作系统，杜绝了上述漏洞，便于进行统- 管理或实 施安全防范。随着开放源代码的l i n u x 操作系统迅速发展，网络终 端还为我国发展自主知识产权的核心技术创造了有利条件。 引言 i 蝈此，网络终端在我国沉寂段时间后又开始| 趋活跃。摊j 嘲络终端的时机正逐步成熟，网络终端的市场份额在稳步增加。 在网络终端应用模式中，所有的软件运行，数据存储都在服务 器上完成，网络终端主要起输入输出作用。那么网络终端和服务器 之间的交互变得尤其重要。智能应用服务协议是智能化网络终端和 服务器上的应用系统之问进行交互的机制，是网络终端技术发展的 重要领域，也是网络终端技术得以广泛应用和继续发展的重要因素， 对智能应用服务协议的研究具有重大的意义。 用户界面( u s e ri n t e r f a c e ) 是用户与计算机进行交互的操作方 式，即用户与计算机互相传递信息，其中包括信息的输入和输出， 早期称之为人机界面。用户界面存在于用户与硬件之间，更主要的 体现在用户与软件之间，因为用户更经常与软件打交道。一个软件 的综合质量，除了取决于它的性能之外，用户界面也是非常重要的 因素。衡量用户界面优劣的标准在于是否对用户友好，它包括外观 和感觉两个因素。好的用户界面美观易懂、操作简单且具有引导功 能，使用户感觉愉快、兴趣增强，从而提高使用效率。 从计算机诞生以来，最先广泛应用的是字符用户界压( c h a r a c t e r u s e ri n t e r f a c e ，c u i ) 。当时计算机应用还不普及，技术人员主要致 力于计算机性能的改进，因此对用户界面考虑不多。c u i 要求用户 逐个输入字符来执行指令，操作繁杂，指令多而不易记忆，使用困 难；执行结果也通过字符显示，单调且难以读懂。为提高计算机的 易用性，普及信息技术，技术人员开发出了第二代用户界面，也就 是现在普遍应用的图形用户界面( g r a p h i cu s e ri x x t e r f a c e ，g u i ) 。 g u i 最大的贡献是创造出”桌面”和”图标”。通过”桌面”显示计算机所 有资源，以”图标”表示其中的每一个具体对象，清晰易懂，加上鼠 标的配合，极大地简化了一般操作。 智能化网络访问终端需要为用户提供良好的用户界面，必须支 持图形用户界面，因此图形化的终端界面显示功能是智能成用服务 仂、议中一个重要的部分。 湘潭大学硕士学位论文 梁飞蝶 1 1 网络终端技术 第一章概述 如今随着宽带技术的发展，网络传输速率飞速提高，基于网络 的计算已成为新的发展趋势，例如m i c r o s o f t 的n e t 战略就是建立 在网络计算环境的基础上。与传统的以p c 为客户机组成的网络相 比，”瘦客户机，胖服务器”越来越具有明显的优势【3 9 】，在这种新的网 络计算模式下，所有的应用软件和数据都在服务器上运行和存储， 客户端几乎不做任何计算，因此可以没有硬盘、光驱、软驱等设备， 也不必有强大的c p u ，网络终端应运而生。所谓网络终端【3 羽，即专 用于宽带网络计算环境的瘦客户机，它可以简化到只有显示器、键 盘、鼠标，多的可有密码键盘、i c 卡读卡机和其它的身份验证设备， 在某些应用中甚至可带有软盘驱动器作为辅助输入手段。网络终端 与p c 的比较具体如下表所示。 表1 1 网络终端和p c 的比较 比竣甄雕，+ “? ”。8 j 蓑誓一铺猿葵鬻j 饕4 j 一t 、。茕o _ ? j | 。 管理性( 安装、配置、维护、1 0 0 基于服务器，提供硬管理性差 备份等)件、软件及数据文件的服务 器端管理，完全的集中式管 理，管理性强。 是否联网必须连到局域网上工作可以独立工作 本地存储器( 硬盘、光盘、无有 软盘等) 与i n t e r a c t 连接通过网络公共出口 可通过网卡等自由连接 软件资源 较多多 p a g e 3o f 9 5 第一章概述 玩较顾羁翱壤终端 p c 机械运转部仆( 驱动器、风无有 扇嚣) 硬件年”软件升级需要网络终端本身k 期4 i 需升需要升级 级 可靠性和寿命 可靠性高、寿命k ( 低功耗)可靠性低、寿命短 g , r d 安全性( 锅毒、黑客、好筹 数据破坏、流失等) 系统性能主要由服务器和网络决定主要由p c 本身决定 单台硬件成本低高 系统总体拥有成本( t c o )低高 具体来说，网络终端与p c 相比，其优势在于： 1 首先，网络终端具备p c 的大部分功能，而且安全睦和可 靠性更高，终端本身不含硬盘、软驱和光驱，所有程序和 数据都保存在服务器端，有效地防止了系统配置参数的人 为破坏和主要数据的丢失与泄漏，而且也不易从外界感染 病毒。 2 其次，可以降低总体拥有成本。网络终端本身几乎不存在 升级问题，集中式的网络管理，还可以简化工作环节，减 少维护工作量。网络终端也可以像p c 使用本地资源样 使用服务器上的所有资源，在成本大大降低的同时，计算 能力也得到了相应提高。 3 随着开放源代码的l i n u x 操作系统迅速发展，网络终端还 为我国发展自主知识产权的核心技术创造了有利条件。 网络终端技术在我国已经迅速发展起来，这主要是因为采用多 台普通计算机构筑大型服务器的技术已经走向成熟，特别是网络带 宽大幅提高，促使网络集群服务器大行其道，体系结构向高性能服 务器加网络访问终端的方向发展1 3 8 。3 叭。 湘潭大学硕士学位论文梁飞蝶 智能化网络终端系统的应用模式如下图所示。 图1 1智能化网络访问终端系统应用模式体系结构 1 2 研究意义 在网络终端应用模式中，所有的软件运行，数据存储都在服务 器上完成，网络终端主要起输入输出作用。那么网络终端和服务器 之间的交互变得尤其重要。智能应用服务协议是智能化网络终端和 服务器上的应用系统之间进行交互的机制。用户利用网络终端，通 过智能应用服务协议，可以使用服务器上的各种应用资源，实现不 受时间和地点限制的协同工作。通过智能应用服务协议，服务器能 够为每个用户生成相应的配置文件、分配资源、提供高效美观的远 p 舻5o f 9 5 第一章概述 程桌面技术的支持等。智能应用服务协议是一个支持多个虚拟通道 的协议，可以为设备通信、用户界面显示数据、加密过的键盘和鼠 标数据分配不同的虚拟通道。智能应用服务协议还具有多播能力， 例如从应用程序同时向多个地方实时发送数据。多播的能力增加了 数据传输的可靠性，提高了网络访问终端访问应用系统的性能，也 降低了网络负载。因此智能应用服务协议的研究是网络终端技术发 展的重要领域，是网络终端技术得以广泛应用和继续发展的重要因 素，对智能应用服务协议的研究具有重犬的意义。 用户界面是用户与计算机进行交互的操作方式。好的用户界面 美观易懂、操作简单且具有引导功能，使用户感觉愉快、兴趣增强， 从而提高使用效率。用户界面现在已经从字符用户界面( c u d 阶 段进入了图形用户界面( g u d 阶段。 图形用户界面( g u i ) 现在已经被大多数操作系统所采用，其 美观大方、简单易用，深受广大用户所喜爱，大大加速了计算机的 普及应用，使冰冷的机器也有了人情味。智能化网络访问终端需要 为用户提供良好的用户界面，必须支持图形用户界面，因此图形化 的终端界面显示功能是智能应用服务协议中一个重要的部分。在智 能应用服务协议中实现高效的图形化终端界面显示的功能具有重要 的意义： 减少数据量的传输，降低对网络带宽的要求，减少网络拥 塞的情况。 降低对网络终端计算能力的要求，减少成本。 逼真的图形显示效果，提供友好的人机交互界面。 要在智能应用服务协议中实现高效的图形终端界面的显示，就 必须对其中的关键技术，即对屏幕更新策略和编码方法进行研究。 屏幕更新是终端获得图形界面数据的一个必要环节，采用良好的屏 幕更新策略可以优化终端界面的显示效果，能够减少数据的传输， 减轻网络终端的计算负载。编码方法是实现高效的图形终端界面显 示的关键技术，压缩率高的编码方法可以大大减少数据量的传输， p 啦6o f 9 5 湘潭大学硕士学位论文梁飞蝶 降低对网络带宽的要求；算法简单的编码方法可以减轻服务器端和 终端的计算负载，降低对终端的要求，减少成本：在智能应用服务 协议中要尽可能的实现一种能够协调这两个要求的编码方法。 1 3 本论文的主要工作概述 r a s p 协议( r e m o t e a p p l i c a t i o n ss h a r i n g p r o t o c 0 1 ) ，为采用r f b 的基于xw i n d o w s 系统的网络终端应用服务协议，由中科院计算所 开发。 本文主要在r a s p 设计开发期间，对几种使用比较普遍的网络 终端应用服务协议进行了研究和比较，在参与开发r a s p 的整体设 计中，对其终端界面显示原理和过程进行了研究，给出了r a s p 终 端界面显示的实现过程。主要针对两个方面进行了深入的研究：屏 幕更新策略和编码方法。对屏幕更新策略的原理进行了研究，给出 了在r a s p 中实现屏幕更新的过程。对各种编码方法的设计、采用 原则做了深入的研究，并在此基础上提出了一种高效快速的二维图 形终端编码方法。给出了编码方法在r a s p 上编码和解码过程的实 现方案和自适应选择编码方法的实现过程。对r a s p 中终端屏幕显 示的效率进行了测试，主要对新的编码方法和已有的最好的编码方 法进行了比较，给出了实验结果，并得出了相应的结论。 1 4 论文的整体结构和章节安排 本论文的整体结构和章节安排如下：第一章描述了本文研究的 背景、研究的意义，概括了论文的主要工作。第二章分析了国内外 的研究现状，概括了计算所研究开发的智能化网络终端应用服务协 议r a s p 的开发情况。第三章描述了智能化网络终端应用服务协议 中终端界面显示的原理，对几种现有终端应用服务协议的终端界面 显示原理进行了比较分析，给出了r a s p 中终端界面显示的实现过 程。第四章描述了几种协议中采用的屏幕更新策略，进行了比较， p a g e7 0 f 9 5 第一章溉述 在此基础上给出了r a s p 中所采用的屏幕更新策略，并描述了其实 现过程。第五章首先介绍了几种协议中所采用的主要编码方法，在 此基础上提出了一种新的二维图形终端界面编码方法，描述r 在 r a s p 中采用的编码方法及其采用的原则，最后给出了智能化网络 终端应用服务协议中对终端界面进行编码的实现过程，以及自适应 选择编码方法的实现方案。第六章给出具体的实验环境、实验方法， 对r a s p 中终端屏幕显示的效率进行了测试，并对新的编码方法和 目前已广泛采用的编码方法进行了比较分析，第七章对论文进行总 结，提出可以改进的地方。 湘潭大学硕士学位论文 梁飞蝶 第二章网络终端应用服务协议 随着计算机硬件技术和软件技术的迅速发展，人们对计算资源 的使用方式逐渐从以大型分时系统向工作站和桌面系统过渡，但桌 面系统的普遍采用也带来了相应的管理和安全问题1 3 0 3 1 】。通过终端 应用服务协议为用户提供应用是对桌面系统缺点的改善。终端应用 服务协议是对通过终端访问后台应用程序过程的定义，主要内容包 括终端功能规定、应用程序输入输出接口描述、终端和应用服务器 之间的交互过程定义等。终端应用服务协议的发展是整个i n t e m e t 发展过程中的一个重要部分。t e l n e t l 6 】是最早出现也是目前仍旧普遍 使用的一种终端应用服务协议，于1 9 7 1 年在r f c 中讨论通过，在 1 9 8 3 年基本确定，以后不停有新的扩充，到目前为止，在r f c 中 和t e l n e t 相关的文档有6 0 0 多个。其设计主要基于三个方面，一是 “网络虚拟终端”，二是“选项协商”，三是“终端和进程对等”。 t e l n e t 的主要设计目标是对主机上的进程屏蔽各种不同网络终端之 间的差异，实现进程对终端控制的一致性。早期的应用程序界面以 字符界面为主，因此t e l n e t 是种基于字符界面的终端应用服务协 议。 计算机软硬件技术的发展和计算机应用的普及使得图形化界 面的应用曰益增多，相应的终端应用服务协议也从t e l n e t 向支持图 形化界面的方向发展。目前使用比较普遍的几种图形化终端应用服 务协议主要有r d p 1 3 - 1 6 、i c a 2 1 、x w i n d o w 。2 0 1 和v n c 2 1 - 2 2 1 等。 2 1c i t r i x 的i c a 协议 i n d e p e n d e n tc o m p u t i n ga r c h i t e c t u r e ，独立计算结构，缩写为 i c a ，是c i t r i x 开发的一项显示服务协议，可以把鼠标点击，键盘 活动和屏幕更新等信息在瘦客户机和服务器之间传送。i c a 仂、议类 似于u n i x 的xw i n d o w 协议，它允许在局域网上的一个w i n f r a m e p a g e9o f 9 5 第二童网络终端应用服务协议 多用户w i n d o w s 应用程序服务器 二逻辑的执行。个应 j 程序。i c a 可以使用的网络传输协议有t c p , q p , i p x s p x 和n e t b i o s 。实际l ? ， i c a 是把用户接口中的一个应用单元分割出来并把它传送到i c a 的 客户端工作站。这样1 0 0 的应用单元都运行在服务器上，i c a 协 议通过网络只需要传输按键，鼠标点击，屏幕刷新和音频信息等。 2 1 i i c a 协议的特点 1 i c a 的客户端可以是现有的各种操作系统，同时还支持基于 浏览器的客户机； 2 i c a 支持多种传输层协议：t c p 胛，s p x ，i p x ，n e t b i o s 等。i c a 的t c p 端口号为1 4 9 4 ，u d p 端口号为1 6 0 4 ： 3 桌面的无缝集成。m e t a f i a m e 使得用户能够通过运行在 m e t a t 臣a m e 服务器上的应用程序使用本地的系统设备。比如 说：磁盘驱动，打印机，端口和w i n d o w s 的剪贴板： 4 i c a 定义t n 务器域，把m e t a f i a m e 服务器集成为逻辑组来 帮助管理。服务器域必须有通用的管理员权限、基本的用户 数目和一些物理的网络连接方式。这样就可以有负载平衡的 特性，用户可以连接到负载最小的服务器上； 5 i c a 协议具有映象监控和s p e e d s c r e e n 的特性。映象特性可 以映象整个用户会话方便管理员监控用户：s p e e d s c r e e n 使 得客户端获取位图时提高网络带宽的利用率，i c a 协议确定 客户端当前屏幕上的内容和改变的部分，然后利用 s p e e d s c r e e n 功能只发送变化的部分： 6 i c a 的音频特性。i c a 协议支持播放在服务器上的声音文 件； 7 i c a 协议支持1 6 色，2 5 6 色和真彩色； 8 i c a 有很高的安全特性。i c a 协议使用分组密码r c 5 算法， 通过4 0 ，5 6 ，1 2 8 位的加密算法提高安全性。 湘潭大学硕士学位论文 梁飞蝶 2 1 2i c a 协议的优缺点 i c a 是一个强大的的协议，它包含对以下能力集的协议定义： 全屏文本显示，应用程序的图片窗口屏幕显示，键盘和鼠标的输入， 会话控制，异步连接帧，错误的发现和纠正，加密，压缩方法，文 件系统重定向，打印重定向，多通用虚拟通道，通过服务器的剪切 和粘贴，c o m 端口重定向，w i n f r a m e 服务器浏览总目标。 i c a 也是一个灵活的的协议。它被设计成同各种能力程度的客 户端进行通讯。在握手期间，i c a 客户端通讯如屏幕方案、色彩深 度、缓存大小等信息，协议则用来调整这些信息。这个通讯允许大 量的i c a 客户端，从复合功能的单色终端到高端工作平台。 i c a 还是一个可扩展的协议。通过虚拟通道结构，i c a 可以包 含新的数据类型，如声音和视频。虚拟通道还能用来支持客户端的 辅助设备，如标记阅读器( b a d g er e a d e r s ) 、条形码读入器( w a n d s ) 和扫描仪( s c a n n e r s ) 。i c a 协议的标准设计还允许它所支持的层进 行扩展。比如，对已有的加密层用r s a 和d e s 加密算法进行扩充， 还能加入转换器( 如把一个i c a 加入x 中) 。还能很简单的实现对 新的传输协议的支持( 对a t m 等) 。 总之，i c a 协议可以很好的完成网络终端和服务器之间的各种 应用服务请求，在基本的终端方式以外还有声音支持，同时可以显 示真彩色。所以，现有的各种智能应用服务协议之中，i c a 是最完 善，最贴近用户需求的协议。 但是i c a 协议还是有一定的缺点：它的价格昂贵，对每个i c a 客户端都要单独收费，这限制了它的应用范围；c a 是一个不公开 的协议：i c a 服务器端必须是w i n f r a m e 服务器。 2 2m i c r o s o f t 的r d p 协议 r e m o t ed e s l a o pp r o t o c o l ，远程桌面协议，缩写为r d p 。是 m i c r o s o f t 公司在国际电信联盟( i t u ) 的t 1 2 0 协议族基础上的 第二章网络终端应用服务协议 个扩充，目的在于提供瘦客户机与终端服务器之间的连接。r d p 的 主要特性在于：运行m i c r o s o f t 系列办公软件，i e 等的效率很高； 因为是基于瘦客户机朋艮务器模型，所以对服务器的c p u 要求很高， 对客户端的c p u 要求很低；对于网络带宽的要求很低，很少出现网 络阻塞的情况。实际上，m s 开发r d p 协议就是为了提供更好的 w i n d o w s 终端服务。r d p 协议的思想是：基于t 1 2 0 协议系列的多 通道以及分割虚拟通道的思想。 r d p 的数据传输是通过虚拟通道实现的，下层使用的是t c p i p 协议和网络的物理连接( i ，a 卜涧悄n ) 。r d p 协议只在服务器和客户 端之间传送键盘，鼠标和屏幕的更新数据，以此来实现w i n d o w s 下 的多用户模式和终端访问功能。所谓的多通道通信是指r d p 协议可 以分割虚拟通道，来分别传输来自终端服务器的信息和来自 w i n d o w s 终端的加密输入的信息。同时r d p 协议也是双字节兼容 的协议，可以用来实现网络定位，自动断开连接和远程配置的功能。 r d p 协议对于信息的处理是不同的：视频描述信息在终端和服务器 的视频驱动器中进行转换；键盘鼠标信息则是通过驱动r d p 协议本 身的虚拟鼠标和键盘驱动器来接受客户端来的键盘鼠标事件信息。 2 2 1r d p 协议的特点 r d p 协议中定义了很清晰的层次结构 r d p 詹应用装事 s e c 屡g 和许可 m ：s 屡多点避f 射r 备 嚣0 屡信辅般务 t c p 屡t c p 服务 图2 1r d p 协议的层次结构图 1 r d p 层：、根据多点应用程序共享协议实现应用程序的多点 p a 舻1 2 0 f 9 5 湘潭大学硕士学位论文 粱飞蝶 共享。其中服务器输出流为：位图、定制数据、状态信息 和颜色信息。服务器输入流为：键盘鼠标事件。 2 s e c 层：实现加密和验证。r d p 协议使用的是r c 4 加密算 法，同时分为高中低三个等级，密钥位数分别为：1 2 8 ，4 0 ， 4 0 。 3 m c s 层：多通路，分割虚拟通路。实现了数据传送的互不 干扰。m c s 层的工作原理就是t 1 2 0 协议中m c s 的工作原 理。示意图如下： l 发避韧州随据i 上 l 发送毫立锄请求i j r 躺 | 抛辑鲥日户请求1 0 羹认 添枷陆镄求”l 图2 2r d p 中m c s 的工作原理 4 i s o 层卅：负责连接和断开网络的请求，同时负责打包数 据。把t c p 的p d u 打包为t p k t ( 传输数据包) ，然后交 给t c p 层完成传输。传输数据包分为包头和t p d u 两部分， 包头的格式与t p d u ( 传输协议数据单元) 的内容无关。 5 t c p 层：建立到指定服务器的网络连接，完成数据的传送。 r d p 协议的t c p 端口为3 3 8 9 。 r d p 协议的工作流程由以下四部分组成：终端服务器初始化， 客户端连接，运行应用程序和断开注销连接。 1 终端服务器的初始化：首先，终端服务器启动等待连接； 然后，终端服务器调用r d p 监听线程，在一个t c p 端口检 测r d p 客户端的连接。在这个过程中，每个连接有一个唯 一的标志符会话d ，控制台会话始终占用i d 0 ；终端服务 p e g e1 3 0 f 9 5 第二章网络终端应用服务协议 器为正在等待的客户端连接创建两个空闲的客户会讯一j j 户和全局。 2 客户端的连接：客户端启动后，首先通过t c p 端u ( 3 3 8 9 ) 与终端服务器建立连接( 按照r d p 协议的层次结构由下向 上逐层建立连接) ；在m c s 层发出会话请求，请求通道； 这时终端服务器的监听线程检测到请求，于是完成虚拟通 道的加入。然后监听线程创建新的r d p 栈进行处理，然后 监听线程返回，继续监听。新建的r d p 栈主要进行以下的 处理：确定会话的加密级别，然后进行系统设置，然后把 这个实例存在已经空闲的w i n 3 2 用户会话中，同时发送用 户登陆界面，完成客户端的连接过程。 3 应用程序的运行：终端服务器为被选中的应用分配新的虚 拟内存空间，而且运行应用程序的过程中不需要有用户和 内核的状态转换。 4 断开注销连接：终端和服务器断开或注销连接，服务器继 续等待新的连接。 2 2 2 r d p 协议的优缺点 r d p 协议的优点是它是m s 公司开发的，所以与现有的 w i n d o w s 操作系统的兼容性好，具有很好的多用户管理功能，但是 r d p 协议本身还不完善，主要体现在：目前r d p 协议主要用于 w i n d o w s 服务器平台，不支持l i n u x 服务器。r d p 服务器端的代码 是不开放的。 2 3xw i n d o w 系统 xw i n d o ws y s t e m 是一套在各种位元映像显示器上具有极大 可携性的窗口系统，它是由麻省理工学院( 加t ) 所发展出来。 湘潭大学硕士学位论文梁飞蝶 2 3 1xw i n d o w 的特点 x 具有网络透明性：透过网络，应用程序在其他机器输出 显示就和在自己机器上一样容易。这种通讯架构和网络上 另一端的机器完全语言无关和机器无关。 可支持许多不同风格的操作介面，管理窗口的功能例如窗 口的摆放，大小及显示顺序等等并不包含于系统中，而是 由应用程序来控制，因此可轻易的更换。不同风格的界面 关于不同的应用程序，比如移动窗口中的文字和选择窗口 中的一个物体，彼此间不会互相限制。 x 不是操作系统的一部分：对操作系统而言，x 只是一个 应用程序而已，因此x 很容易在不同的系统上安装。 窗口是层次性的：应用程序可以直接利用窗口系统已有的 设施便可满足大部分的需求，而无需借助其他的输入或控 制结构。 xw i n d o w 并不是一个单一的软件，而是由一组软件协同工作 的一个系统。主要是由xs e r v e r 和xc l i e n t s 通过xp r o t o c o l 在网络 上通信完成应用任务，xc l i e n t 决定做什么，xs e r v e r 则决定怎么做。 其基本架构为： 图2 3x w i n d o w 的基本架构 xs e r v e r ：xs e r v e r 控制了所有的x 资源和实体，同时负责 一切由c l i e n t 所传来的x 事件。包括：x 资源( 色彩，字 形等) ；实体( 输入，输出装置，显示器、键盘、鼠标等) ； x 事件( 键盘的输入，鼠标的移动，窗口大小改变等) 和 错误信息。般情况下，我们可以将xs e r v e r 简化理解为 d i s p l a ys e r v e r ，就是管理显示器的。事实上，x s e r v e r 通常 p a g e l 5o f 9 5 第二章网络终端应用服务协议 也是根据其管理的显卡类型来命躬的，如x f 8 6s v g a ， x f 8 6v g a l 6 ，x f 8 6m o n o 等。xs e r v e r 的实现可以是 单线程的也町以是多线程的。现有的xs e r v e r 种类包括 w o r k s t a t i o n ，xt e r m i n a l ，p cxs e r v e r ，w e bb r o w s e r 。 xc l i e n t ：xc l i e n t 就是x 中的应用程序。很多在其它桌面 系统中属于系统的功能，在x 中都只是一个c l i e n t ，特别 是窗口管理器( w i n d o w sm a n a g e r ：w m ) 。这种结构，使得x 下的软件开发非常灵活。个xc l i e n t 若想要运行，必须 打开一个显示器，连接一个xs e r v e r ，然后通过与xs e r v e r 之间的通信来完成所有的工作。 xp r o t o c o l ：xp r o t o c o l 定义了应用和它的显示之间的客户 服务器关系。通过这个协议，应用与它的显示被分离开来。 x c l i e n t 与xs e r v e r 之间的通信是异步的双向协议，任何提 供字节流通信的方式都可以使用，可以是i p c ，也可以是 t c p i p 。xp r o t o c o l 隐藏了操作系统和硬件的特殊性。这样 大大简化了应用的开发和xw i n d o ws y s t e m 的可移植性。 2 3 2xw i n d o w 的优缺点 xw m d o w 是一个基于网络的窗口系统，能够很好实现多用户 的管理，但是它定义当xc l i e n t 与xs e r v e r 之间的连接被关闭时， 相应的应用程序立即披终止，无法实现当客户端没有退出应用程序， 而只是关闭了与服务器的连接，当再次连接上服务器后仍能继续先 前的应用程序的功能，即无法保存客户端的连接状态。其次，x w i n d o w 无法保证在维持最大的网络吞吐量的同时保证最小的系统 响应时间，从而不能使用多种类型的网络连接方式。再次，x 协议 在xs e r v e r 和xc l i e n t 都在本地机时实现的效率是比较高的，但是 在不同机上实现的效率就比较低了。最后，x 协议过于庞大，对于 终端应用并不是很适合。 湘潭大学硕士学位论文 梁飞蝶 2 4v n c 协议 v m u a ln e t w o r kc o m p u t i n g ，虚拟网络计算，缩写为v n c 。它 由屺s e r v e r 和屺c l i e n t 组成。v n cs e r v e r 产生本地显示，v n c c l i e n t ( v n cv i e w e r ) 将这个显示画到自己的屏幕上。 v n cs e r v e r 和v n cc l i e n t 之间使用的是v n c 协议。v n c 协 议是基于r f b ( 远程帧缓冲) 协议的思想，通过s e r v e r 更新v i e w e r 上的帧缓冲来实现远程访问图形客户界面的目的。v n c 协议是一个 把图形传送到远程显示的简单的协议( 比i c a 和x 协议要简单的 多) ，它把大多数的工作留给服务器端来做，只在显示的客户端设置 很少的命令，有效地减轻了客户端的负担，但是加大了网络的压力。 v n c 协议只是简单的把给定位置和大小的矩形区域内的数据 提取出来，然后把他们放进帧缓冲，这样就可以在c l i e n t 端的正确 区域内显示了。实际上，v n c 协议只是传送屏幕中变化了的部分的 信息。而且这个传送过程是通过在xs e r v e r 中增加一个x 的应用， 从而从xs e r v e r 的帧缓冲中发送适合的矩形信息来实现的。v n c 协 议s e r v e r 和c l i e n t 的通讯如下图： 圈2 4v n c 中s e r v e r 和d i e n t 通过p r o t o c o l 进行通讯 2 4 1v n c 协议的特点： v n c 协议的组成非常简单，主要由以下六个部分组成： r e c t a n g u l a ru p d a t e s ：协议的显示基于一个非常简单的图形原 语：“在x ，y 位置画一个矩形区”。因为用户图形界面接口元素的任 意性，这看起来好像是一种低效的方法。但是因为协议设计了很多 p b s c1 7 0 f 9 5 第二章网络终端应用服务协议 像素编码策略，发送每一个矩形，都可以选择适当的编码策略，从 而可以充分考虑到网络带宽、c l i e n t 画图速度和s e r v e r 处理速度等 因素。 a d a p t i v eu p d a t ep r o t o c o l ( 自适应刷新协议) ：帧缓冲的更新 由一个矩形序列构成。更新指从一个帧缓冲状态到另一个帧缓冲状 态，在某些方面和视频帧比较类似。一次更新，可能只有帧缓冲的 一个较小的区域发生改变。帧缓冲的更新是由c l i e n t 的需要驱动的。 也就是说，只有当c l i e n t 发出更新请求时，s e r v e r 才会响应。因此， 这个协议具有较好的适应性。因为，如果c l i e n t 或网络的速度较慢， 那么更新的速度也较慢。每一次更新都包括自上一次c l i e n t 提出更 新请求后所有的屏幕变化。如果网络或c l i e n t 速度太慢，帧缓冲的 一些短暂状态可以被忽略，这样可以既减少了网络的交通