虚拟通道设计.doc

虚拟通道设计姓名：赵龙学号：1887080230院系：理学院网络工程082班1.如何实现虚拟个人通信系统的设计一个人持有多部电话，能给自己带来方便同时节省话费吗？让我们来分析一下。现代企业已经从单纯地追求短期的经济利益的竞争转向了对稳定、忠诚的客户资源的竞争，因为稳定、忠诚的客户群体对企业未来发展的重要意义。但是，电信运营商如何才能获得更多稳定、忠诚的客户群体呢？回答非常简单：让用户满意。呼叫目标的不确定性可能会影响到客户的忠诚度，从而给电信运行商带来了新的挑战！虚拟个人通信旨在方便电信用户并改善电信运营商的服务质量，通过为申请该项业务的用户分配一个特定的“虚拟号码”以解决被叫目标的不确定性问题，使电信用户不论在何时、何地，都可以呼叫该“虚拟号码”使所有的电话呼叫都“随我行”，而不会使电话主叫方产生不必要的徒劳呼叫，节省了电话主叫方不必要的电话呼叫产生的费用，从而节省了电话通信费用；对于实施了虚拟个人通信的电信运营商来说，由于可以通过虚拟个人通信提供的服务使其服务质量得到提升，不仅可以稳定现有的用户，还可以吸引更多的其他运营商的用户的入网，从而，可以使实施了虚拟个人通信的电信运营商获得更多的用户资源。1.1虚拟个人通信模型从前文的讨论可以看出，产生这种被呼叫目标不确定性主要是由于被呼叫目标同时拥有几个物理号码而造成的，因此，解决被呼叫目标不确定的关键在于能否给每个被呼叫目标赋予一个惟一的呼叫号码，称这个被赋予的惟一的呼叫号码为“虚拟号码”，之所以称之为虚拟号码，因为并没有一个物理电话装置与这个虚拟号码对应。然而呼叫是必须与一个具体的物理电话相关联的，为了建立虚拟号码与物理电话装置的对应关系，可以建立如图1所示的关联模型：即在任何一个特定的时刻或时间段，虚拟号码与一个指定的物理号码相关联，而这种可变的对应关系可由虚拟号码的拥有者根据需要来动态设定，为了表达这种关联，只需在在数据库中建立如表1所示的结构即可。建立了虚拟号码与物理号码的对应关系表之后，对这个虚拟号码的每次呼叫，主叫局交换机将通过特定的号码前缀（该前缀由电信运营商分配）识别本次呼叫为虚拟个人呼叫、并通过从虚拟个人通信系统的数据库查询而获得本次呼叫的虚拟号码所对应的物理号码，然后再进行呼叫路由分析和选择，进而通过SS7（7号信令）或R2（中国一号信令）完成整个呼叫的接续及通话过程，如图2所示：虚拟个人通信的业务呼叫过程如下：（1）主叫用户发起对虚拟个人通信的虚拟号码的呼叫；（2）主叫局交换机通过号码前缀识别到本次呼叫为虚拟个人通信呼叫；（3）主叫局交换机建立与虚拟个人通信系统的SS7链接，并向虚拟个人通信系统发“查询请求”；（4）虚拟个人通信系统向交换机返回“查询结果”；（5）主叫交换机根据查询结果进行路由分析、并选择呼叫路由；（6）主叫局交换机根据第5步的结果与被叫局交换机通过SS7或R2信令完成信令的接续；（7）被叫提机，此处也就是虚拟个人用户提机，主、被叫交换机为主叫用户和被叫用户建立话音通道，主、被叫用户通话；（8）主叫或被叫用户挂机，本次通话结束；利用现有的电信智能网（简称IN，Intelligent Network）上的“业务交换点”（简称SSP，Service Swithing Point）所具备的呼叫查询等待功能，通过“智能网应用协议”（简称INAP，Intelligent Network Application Protocol）对申请了虚拟个人通信业务用户的个人语音呼叫向“业务控制点”（简称SCP，Service Control Point）发起呼叫路由查询，虚拟个人通信将对从SSP送来的虚拟号码从虚拟个人通信的数据库中查询进而获得该用户虚拟号码所对应的真实电话号码，SSP得到SCP的查询结果后，根据有查询得到的真实电话号码来决定最终的呼叫路由选择，进而完成“随我行”业务呼叫。虚拟个人通信可以有效地解决现有电话呼叫中的目标不确定性问题，是电信智能网技术、计算机网技术、数据库技术在电信行业中为解决电信服务中所面临的实际问题而设计的一种可以提升电信运营商竞争能力的电信增值业务系统。虚拟个人通信的组成结构如图3所示：“虚拟个人通信”的组成部分包括： SS7/智能网网关SS7/智能网网关完成“虚拟个人通信”与电话交换网及智能网的信令及消息接口，将来自固网或移动网络的SS7呼叫信令及INAP消息转换为IP的消息包送到“接入服务器”或业务处理服务器，完成信令的相关转接工作。SS7的链路可工作在任务分担及互为备份的工作模式，从而可增加系统可靠性。 业务处理服务器接收并处理来自智能网网关的INAP协议数据，完成对业务数据库的查询，并通过智能网网关将查询结果返回给SSP；接收从语音服务器、PLMN的短消息系统（SMS，Short Message Stytem）及Web服务器发来的用户修改虚拟号码的请求，完成身份认证及具体的修改任务。 语音服务器以语音提示的方式，可以使申请了“虚拟个人通信”业务的电信用户方便地修改其虚拟号码对应的目的电话号码。 数据库服务器采用关系型数据库管理系统对业务数据进行管理，包括以下用户数据库表：用户资料库、虚拟号与目的电话号码的对应表、用户计费表、其他用于管理的数据库。 路由器为了方便用户通过Internet修改虚拟号码对应的目的电话号码，增设了该路由器以完成与Internet的连接。 Web服务器为了方便用户通过Internet修改其目的电话号码，增设该Web服务器专门处理来自Internet的服务请求。 管理工作站用于对业务平台的日常运行维护管理，包括系统配置、系统运行监控、用户资料管理、日常运行数据报表的打印等。本文提出了虚拟个人通信的模型及实现的一般原理，它可以作为电信的增值业务系统实现并提供虚拟个人通信服务以解决现有话音通信中存在的目标不确定问题。在具体的实现中，可根据实际情况对网络体系结构中的某些部分进行裁减，例如，若不需要提供通过Internet网对用户虚拟号码的修改，则可以取消网络体系结构中的路由器及Web服务器；同时，应该处理好大容量并发呼叫的问题。2.1什么是虚拟设计虚拟设计是20世纪90年代发展起来的一个新的研究领域，它是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理、机械设计与制造等技术综合发展的产物，在机械行业有广泛的应用前景，如虚拟布局、虚拟装配、产品原型快速生成、虚拟制造等。目前，虚拟设计对传统设计方法的革命性的影响已经逐渐显现出来。由于虚拟设计系统基本上不消耗资源和能量，也不生产实际产品，而是产品的设计、开发与加工过程在计算机上的本质实现，即完成产品的数字化过程。与传统的设计和制造相比较，它具有高度集成、快速成型、分布合作等特征。虚拟设计技术不仅在科技界，而且在企业界引起了广泛关注，成为研究的热点。2.2虚拟设计的特点虚拟设计是指设计者在虚拟环境中进行设计，主要表现在设计者可以用不同的交互手段在虚拟环境中对参数化的模型进行修改。就“设计”而言，传统设计的所有设计工作都是针对物理原型(或概念模型)展开的，而虚拟设计所有的设计工作都是围绕虚拟原型展开的，只要虚拟原型能达到设计要求，则实际产品必定能达到设计要求。 就“虚拟”而言，传统设计的设计者是在图纸上用线条、线框勾勒出概念设计，而虚拟设计设计者在沉浸或非沉浸环境中随时交互、实时、可视化地对原型进行反复改进，并能马上看到修改结果。 一个虚拟设计系统具备三个功能：3D用户界面、选择参数、数据传送机制。(1)3D用户界面设计者不再用2D鼠标或键盘作为交互手段，而是用手势、声音、3D虚拟菜单、球标、游戏操纵杆、触摸屏幕等多种方式进行交互。(2)选择参数设计者用各种交互方式选择或激活一个在虚拟环境中的数据修改原来的数据，参数修改后，在虚拟环境中的模型也随之变成一个新的模型。(3)数据传送机制模型修改后所生成的数据要传送到和虚拟环境协同工作的CAD/CAM系统中，有时又要将数据从CAD/CAM系统中返回到虚拟环境中，这种虚拟设计系统中包含一个独立的CAD/CAM系统，为虚拟环境提供建造模型的功能。在虚拟环境中所修改的模型有时还要返回到CAD/CAM系统中进行精确处理和再输出图形。因此，。这种双向数据传送机制在一个虚拟设计系统中是必要的。2.3虚拟设计的优点(1)虚拟设计继承了虚拟现实技术的所有特点(3I)。(2)继承了传统CAD设计的优点，便于利用原有成果。(3)具备仿真技术的可视化特点，便于改进和修正原有设计。(4)支持协同工作和异地设计，利于资源共享和优势互补，从而缩短产品开发周期。(5)便于利用和补充各种先进技术，保持技术上的领先优势。2.4虚拟设计与传统CAD/CAM系统的区别虚拟设计与传统CAD/CAM系统的区别主要有：(1)在讲区别的同时，应首先重在继承，尤其是继承原有CAD技术的资源和成果；其次，虚拟设计是以硬件的相对的高投入为代价的。(2)CAD技术往往重在交互，设计阶段可视化程度不高，到原型生产出来后才暴露出问题。(3)CAD技术无法利用除视觉以外的其他感知功能。(4)CAD技术无法进行深层次的设计，如可装配性分析和干涉检验等。 随着业务的快速发展，企业规模日益扩大，客户分布日益广泛，合作伙伴日益增多，传统企业网基于固定地点的专线连接方式已难以适应现代企业的需求。于是企业对网络的灵活性、安全性、经济性、扩展性等方面提出了更高的要求。虚拟专用网(VPN)以其独特的优势赢得了越来越多的企业的青睐，让企业用户可以不用过多地关注网络的运行与维护，更多地致力于企业商业目标的实现。 3.1什么是 虚拟专用网VPN这个词，大家或许经常听说，但恐怕真正了解的并不多，而实际上，在网络界它的名声远扬并已广泛应用于企业、政府、金融等各个行业。VPN的英文全称是“Virtual Private Network”，即虚拟专用网络，顾名思义，我们可以把它理解成是虚拟出来的企业内部专线。它可以通过特殊的加密通讯协议，在连接于Internet上的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专用的通讯线路，就好比是架设了一条专线一样，但是它并不需要真正地去铺设光缆之类的物理线路（图1）。而且相对Internet这个全球性和开放性的、不可管理的国际互联网络，VPN最大的优势在于企业用户拥有高度控制性，尤其是基于安全基础上的控制。一个内部VPN能使企业对所有的安全认证、网络系统以及网络访问情况进行控制，建立端到端的安全架构，集成和协调现有的内部安全技术。根据不同技术协议标准和应用范围，VPN分为MPLS VPN、VPDN、IPsec VPN、SSL VPN等几种类型。目前比较常见的VPN应用形式包括有企业内部网的连接、企业外部网的连接以及移动工作者到企业的连接，企业实施加密的VPN接入主要采用后两种方式，即 IPSec VPN和SSL VPN。 IPSec VPN和SSL VPN在不同领域各有优势，在实施固定点到点的VPN和复杂应用的移动用户接入VPN 时，一般采用IPSec VPN技术，而在实施普通应用的移动用户接入VPN 时，通常采用SSL VPN技术。单就技术角度而论，IPSec VPN的安全性要高于SSL VPN。在具有较多连接的IPSec VPN系统中，如果存在着安全性较低的传输端点，那么整个VPN系统的安全性都要受到威胁。例如，一个企业的子公司网络被攻击者渗透之后，通向总公司的VPN连接就为攻击者提供了一条访问路径，而且该路径可以直接穿透总公司的防火墙等安全设施。要指出的是，无论采用哪种技术方式，都可以满足企业的需要，这不仅能为企业的员工、合作伙伴等提供对内网资源的安全远程访问，同时也可以消除因为远程用户客户端的维护等带来的诸多不便。目前，国内外的网络设备商都相继推出了自己的VPN产品，其中包括思科（Cisco）、华为、ArrayNetworks、F5、天融信等著名设备供应商，产品的形式有的是单独的VPN网关，有的是和其它安全产品整合在一起的，如和防火墙集成在一起。VPN为企业用户带来竞争力对企业而言, VPN技术最吸引人的就是能够节约成本，这也是VPN取胜传统专线网络的关键所在。据行业调查公司的研究报告显示，相比采用租用传统专线远程接入服务器的企业，拥有VPN的企业能够节省30%到70%的开销，开销的降低发生在移动通讯费用、专线费用、设备投资、支持费用这4个领域。另一方面，安全性增强也是VPN的一大优势。目前VPN主要采用四项技术来保证数据通信安全，这四项技术分别是隧道技术(Tunneling)、加解密技术(Encryption & Decryption)、密钥管理技术(Key Management)、身份认证技术(Authentication)，它们增强了网络的智能化和安全性。同时，对于采用拨号方式建立VPN连接的情况，VPN连接可以实现双重数据加密，使网络数据传输更安全。另外，可以使用VPN连接通过VPN服务器将具有高度敏感数据的服务器物理进行分隔，只有企业内部网上拥有适当权限的用户才能通过远程访问建立与VPN服务器的VPN连接，并且可以访问部门网络中受到保护的数据资源。VPN还让企业管理者能突破了地域限制。基于VPN采用互联网为通讯介质的特性，意味着它的扩展能力十分巨大。可以说，它能使分布在全国各地甚至世界各地的企业分支机构员工、长途旅行的工作人员有效掌握企业内部咨询，使得与合作伙伴、客户之间的联系更加紧密。而且如果企业想扩大VPN的容量和覆盖范围，企业须做的事情很少，而且能及时实现，因为这些工作都可以交由专业的NSP（网络服务提供商）来负责，从而可以保证工程的质量，省去一大堆麻烦。 3.2VPN的软硬之争在VPN领域，一直存在软件和硬件的口水战。硬件VPN的支持者批评软件产品在安全性方面存在问题，而软件VPN的支持者认为硬件产品在使用和升级上不方便。与防火墙产品类似，硬件VPN设备能够提供较好的性能表现，适用于性能要求较高的场合，尤其在远程维护方面，大多数硬件VPN产品都可以通过Telnet或Web方式远程登录并进行控制。不过这种硬件方案非常贵，价格从几万元到10多万元不等。而软件VPN方案最大的优势是建立成本相对要低，而且拥有极高的灵活性，缺点是软件VPN维护起来相当麻烦，网络管理员不但要维护VPN软件，还要考虑病毒、恶意攻击及相关设备的软、硬件冲突导致系统平台不稳定的因素出现，同时软件VPN的性能在很大程度上取决于所应用的硬件平台。因此在较大规模的应用环境中，更适合采用基于硬件的VPN解决方案。如果网络规模不大，选择面向中小企业或小型办公室的软件VPN产品比较合适，这种VPN软件多集成于防火墙或路由器中，性价比非常高，且支持多种宽带接入方式，还提供了方便的管理工具，支持主流的VPN协议，如NETGEAR FVL328、NetScreen-50、Vigor 2300等。当然，最终如何选择企业要根据自身的情况而定。在很多情况下软硬件结合的VPN方案能更好地满足用户的要求，以现有网络设备为基础，再配以适当的VPN 软件来实现VPN功能。下面我们以世界文字运算编码（中国）有限公司的VPN方案为例进行分析，或许能对大家有所启示。 VPN典型应用案例分析世界文字运算编码（中国）有限公司的总公司设在北京，分公司在香港、上海、广州、深圳、南宁、苏州、重庆。目前公司总部通过100Mbps 宽带接入方式接入Internet，各地分公司通过ADSL拨号方式或者宽带接入Internet，分公司要实时将信息传送到公司总部，总部也要将反馈的信息实时向分公司下发。现在公司的情况是：总部通过光纤接入互联网，内部实现办公自动化和Web、E-Mail 等服务，其它各分公司与总部的信息交流主要是通过邮件来实现，现在无法实现办公自动化、Web 等服务。为实现办公自动化、内部Web和E_Mail服务，能实时地与各地分公司互联，因此公司高层提出网络互联及网络安全的需求，希望在总公司与分公司之间建立VPN连接，以达到以下目的： 总公司与分公司之间能以安全、稳定、成本低廉的VPN连接； 1个中心节点与30个分节点进行安全互联，加密要求:商业机密，处理速度:10Mbps 以上，要求支持动态IP 地址； 通过VPN传输实现语音传输，不受网络营运商对VoIP服务的限制； 总部的网络联机必须支持多个WAN，以同时满足VPN及内部上网带宽的需求； VPN设定容易，可由分公司人员自行设置。 基于以上这些需求，总公司要求使用一条10MB光纤，配合两条ADSL电话线联机，而分公司以一条ADSL电话线作为联机的基础。在设备上，总公司使用QVM1000产品，可支持3个WAN口和13个LAN口，连接一条10MB光纤和两条ADSL线缆，使用两条ADSL联机是为方便选择不同的网络营运商服务，以避免单一营运商掉线的风险。未来连接WAN的数量还可根据带宽需要，增加光纤或ADSL联机。分公司则采用QVM330 VPN路由器，具有两个网络接口，一个用于内网，一个通过ADSL线缆对外连接使用，各地分公司选择不同的网络营运商的线路，VPN联机采用IPSec协议，以保证联机的安全性（图3）。总公司与各分公司的VPN设定，通过侠诺专有的SmartLink功能进行，网管人员只要将设备寄到分公司，并提供总公司的VPN闸道IP、用户名及密码，即可由具有一般计算机操作能力的用户完成设定。在外出差或想要连接总公司或分公司内部网的用户，可使用操作系统内建的PPTP或IPSec应用软件，由网管人员代为设定，即可在出差时利用互联网与公司内部网联接。同时，为了确保VoIP及视频会议的服务水准，还可使用QVM系列产品中的QoS(服务品质)功能，限制上网或下载文件占用的带宽，提供比稳定的语音及影像传输服务。本应用案例其实就是目前国内较为典型的VPN网络连接架构，总公司具有固定真实的IP，各地分公司采用多种接入方式接入Internet，通过VPN网关在Internet 上构建起了企业内部虚拟专用网络。总结：VPN之所以受到欢迎，主要原因是采用这种网络连接方式后，企业用户可以节省长话费、网络设备运行和维护费，而且具有连接快速、WAN连接管理方便的优势，这样企业用户就不必花较多的精力关注网络运行和维护了，可以更多地致力于企业商业目标的实现。 vitual channel program一.Virtual Channel的实现RDP5.1支持虚拟通道（virtual channel，下同）技术。虚拟通道是自定义的一套与RDP协议相关联的独立的数据格式。这项技术使我们不必去改变RDP协议，而增加新的功能。下面几种情况下最适合使用虚拟通道技术。当然，其他的一些情况也可能会使用虚拟通道，我们并不对虚拟通道机制的使用做特别的限制。1.普通的核心设备，比如串口或打印机2.重定向文件系统3.用户程序，比如远程的剪切和复制4.音频设备一个虚拟通道程序需要一个客户端组件和一个服务器端组件构成：1.服务器端组件运行在终端服务服务器上，它可以是一个用户程序或是一个核心设备。2.客户端组件是一个动态连接库，当终端服务的客户端程序运行时必须把它加载到内存中。下面几个段落描述了这些组件：Virtual Channel Server ApplicationVirtual Channel ClientVirtual Channel Client RegistrationRemote-Control Persistent Virtual Channels备注：此文章的原作路径为/library/default.asp?url=/library/en-us/wcerdp/htm/ceoriImplementingVirtualChannels.asp二.Virtual Channel Server Application使用虚拟通道技术程序的组件必须是一个在终端服务的服务器端运行的一个客户会话中的程序。你必须提供运行这个程序的方法。以下的几个方法可以实现程序的运行，比如做一个登陆脚本，或一个在开始文件夹中的计划或脚本。当然也可以由用户自己激活程序。你必须把虚拟通道的服务器端程序保存在注册表中，方法是在注册表下面的路径中加入一个子键。HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlTerminalServerAddins服务器端程序可以通过调用WTSVirtualChannelOpen来得到一个虚拟通道的句柄，在程序中可以通过这个句柄使用下面的一些方法。WTSVirtualChannelClose关闭虚拟通道WTSVirtualChannelPurgeInput清除在一个虚拟通道中，客户端发来的所有的输入数据的请求WTSVirtualChannelPurgeOutput清除在一个虚拟通道中，客户端发来的所有的输出数据的请求WTSVirtualChannelQuery返回一个指定虚拟通道的信息WTSVirtualChannelRead从一个虚拟通道的末端服务器中读数据WTSVirtualChannelWrite从一个虚拟通道的末端服务器中写数据Virtual Channel Client虚拟通道程序的客户端组件是一个动态连接库，这个dll在客户计算机的终端服务初始化时被加载。这个dll必须被注册到客户计算机中。更多的信息，请看下一篇文章Virtual Channel Client Registration。客户端dll导出了一个VirtualChannelEntry函数，这个函数在终端服务初始化时被调用。这个VirtualChannelEntry入口指向一个CHANNEL_ENTRY_POINTS结构的指针。这个指针将被下面几个函数使用到，这些函数时客户dll用来访问虚拟通道的函数。三.VirtualChannelInit注册使用的虚拟通道的名称，并提供一个VirtualChannelInitEvent回调函数，通过这个回调，终端服务提示客户端一些事件和客户连接VirtualChannelOpen打开一个指定虚拟通道末端的客户，并提供VirtualChannelOpenEvent回调函数，通过这个回调终端服务提示客户端一些事件和客户连接VirtualChannelWrite在虚拟通道中写数据。终端服务把这些数据发送到虚拟通道的服务器端。.服务器调用WTSVirtualChannelRead函数来读取这些数据。VirtualChannelClose关闭一个虚拟通道VirtualChannelEntry函数必须调用VirtualChannelInit函数来初始化一个虚拟通道的访问。当调用VirtualChannelInit时，必须通过VirtualChannelInitEvent回调函数的一个指针。终端服务在初始化完成是调用这个函数，并在与一个终端服务器建立连接后再次调用这个函数。在连接建立之后，你可以调用VirtualChannelOpen函数来打开由VirtualChannelInit函数注册的虚拟通道。VirtualChannelOpen函数将为你的VirtualChannelOpenEvent回调函数指定一个指针。当VirtualChannelOpen函数调用返回后,你可以调用VirtualChannelWrite函数来写虚拟通道了。写的过程是异步的，因此你不必释放或重新分配缓冲区,直到VirtualChannelOpenEvent函数说明这个写的过程已经完成。当你调用VirtualChannelWrite函数时，你可以通过一些用户数据来参看写过程的状态，当调用VirtualChannelOpenEvent时，终端服务将调用通过返回的用户数据通知你写的过程已经完成。在虚拟通道末端的服务器上，服务器插件调用WTSVirtualChannelRead函数来读取这些数据。当服务器端组件把这些数据写入服务器的时候，终端服务也可以调用VirtualChannelOpenEvent函数得到相应的信息。服务器端组件是通过调用WTSVirtualChannelWrite函数把数据写入到服务器的。客户端和服务器端组件可以在虚拟通道中写入任意大小的数据。然而，在发送数据之前，终端服务将把这些数据分割成CHANNEL_CHUNK_LENGTH字节大小的片断。终端服务为每一个数据片断调用VirtualChannelOpenEvent函数，而不是把这些数据重新建立成原是大小的包。每一次调用VirtualChannelOpenEvent显示数据片段的大小,并显示出是发送数据的开始、中间或是末尾。VirtualChannelClose函数用来关闭一个通道。然而，你并不必须显示的使用这个函数。因为当一个哭户从服务器上断开连接时，终端服务会自动的关闭所有的通道。四.Virtual Channel