基于虚拟网络计算的数据传输技术研究
时间：2020-09-18 07:58:44 来源：达达文档网 本文已影响 人 
【摘 要】 由著名欧洲研究实验室所研发的虚拟网络计算是个强大的远程桌面共享工具，能够进行远程操作并让许多客户端查看服务器端实时桌面状况通过互联网。本文对VNC系统的数据传输技术在星形直连体系结构的基础上采用了共享转发控制服务器进行改进。方案中，由共享转发控制服务器转发共享服务器端的共享数据到各个共享客户端，并且在数据传输过程中允许丢失一定的共享数据，同时提供了一种用来保证共享数据在客户端的解析和显示的数据传输保证机制。经应用验证，数据在改进后的系统中能够实时、可靠的传输，基于VNC的应用程序共享在低带宽网络中的应用成为现实。
【关键词】 虚拟网络计算 控制服务器 共享客户端
1 相关技术简介
1.1 虚拟网络计算的系统结构
以VNC系统为基础，应用程序共享系统通过扩展和改进的主要分为三个部分：共享服务器、共享客户端和转发控制服务器。共享服务器和共享客户端都是视频会议系统客户端其中的一部分。
共享的程序在共享服务器上运行。共享转发数据和服务管理网络两大功能由转发控制服务器承担，通过转发控制服务器可以大大减少共享服务器性能和网络带宽的流量，同时可以负责整个应用程序共享的统一管理。接收从转发控制服务器转发的桌面实时数据就是共享客户端，桌面实时数据通过共享客户端的解压缩和解码后在客户端桌面上显示。
1.2 虚拟网络计算的工作方式
传统的VNC体系结构为星型直连的模式[1]，作为共享客户端的每一台电脑都与共享服务器直接相连，向每一个共享客户端发送共享更新数据由共享服务器完成。如果有足够的带宽，那么应用程序共享能够直接流畅的运行。
1.3 虚拟网络计算的工作原理
VNC协议是基于远端帧缓冲器，协议之上的应用层协议，该协议需要拷贝位图和底层设备命令来捕捉和显示信息，这种方式可用于任何操作系统平台所以并不依赖于某种特定的操作系统。
2 国内外研究现状及分析
2.1 国内的研究现状
VNC由两部分组成：一部分被称作服务器端应用程序（VNCServer），另外一部分被称作客户端应用程序（VNCViewer）。每一台安装了客户端应用程序的计算机都可以和安装了服务器端应用程序的计算机相连，多个VNC客户端可以通过TCP连接同时连接在一个VNC服务器上。
可以直接将VNC系统整合在视频会议系统中进行应用程序共享的应用，如果网络带宽足够的话。因此在国外，如果要实现数据会议功能，可以直接采用VNC系统。目前国内由于网络资源不足，带宽接入的水平都比较低，如果应用程序共享直接采用VNC系统进行，数据会议的质量将会不高，不能满足一般意义上数据共享的需求。当共享服务器端网络出口为10M时，共享客户端连接达到15人以上时，网络发送与接收压力将呈线性增长，造成严重网络阻塞，这时应用程序共享的实时性将大为降低。所以必须采用合适的数据传输技术，如果要在低网络带宽的条件下保证采用VNC机制的数据会议系统能够流畅运行。
2.2 国外研究现状
国外比较早的对应用程序共享进行了研究。从早期的NetMeeting和一些远程操控软件到现在广泛应用Microsoft Live Messager、Skype等即时通讯软件中都包含了一些应用程序共享的功能[2]，并且应用程序共享功能在越来越多的视频会议系统中也被运用。
在应用程序共享等远程协助类应用中虚拟网络计算机技术起着重要作用，虚拟网络计算技术的发展同样推动着瘦客户计算技术在实际应用中的前进步伐。
由AT&T试验室开发的VNC是一款优秀的桌面远程共享系统，后来以GPL授权的形式开源。经过许多年的发展，现在的VNC已经是一类软件的统称而不在单纯的指某一个软件。
虽然VNC是一个强大的桌面远程共享工具，但由于VNC的用户容量小、VNC服务器必须具有公网IP地址、安全性差、网络传输方式不合理、系统兼容性差等原因，使得在实际的视频会议应用场景中不适合VNC的使用[3]。
3 研究的主要内容
在对VNC系统进行改进并采用共享转发控制服务器的过程中需要对以下几方面进行研究：
（1）VNC体系结构：传统的VNC体系结构默认采用星形直连的方式进行通讯。（2）VNC协议及编码方法：VNC提供了一个基于Frame Buffer 层次上的简单图形界面传输协议来进行远程图形界面控制。（3）VNC屏幕数据传输策略：对于每一次屏幕更新都将发送数据，传统的VNC系统发送数据时采用小包发送模式，在低带宽的网络条件下极易造成阻塞，不适用于实际场景。对屏幕数据传输策略进行研究和改进，才能实现高效、实时的应用程序共享。（4）数据传输保证机制：由于采用了共享转发控制服务器的新方案，在新方案中对于数据传输模式的改变会影响应用程序共享的实时性、可靠性。
4 结语
应用程序共享作为实现数据会议的重要手段，已经得到了越来越多的关注。虚拟网络计算（VNC）由于具有平台适用性、强大的远程控制能力以及高效、实用的性能，在应用程序共享领域有着广阔的发展前景。在研究过程中，主要工作如下：
通过对VNC交互机制和通讯机制进行分析，改进了系统的体系结构。设计了采用共享转发控制服务器对共享数据进行转发的数据传输模式，提高了网络资源利用率在减轻共享服务器数据传输压力的同时。
通过对VNC协议支持的数据编码方式进行研究，选择高效率的数据压缩方式，减轻了网络压力在数据传输过程中。
对于数据传输方式改进后带来的新问题，提供了一种数据传输保证机制。避免了垃圾信息对共享客户端数据解析时的干扰，保证了数据共享的稳定进行通过特征码定位技术。
由于时间有限，在数据的编码机制选择上，只是在VNC支持的编码方式中找出最佳方案，为了进一步提高系统编码、解码性能，可以考虑将其他高效的数据压缩方式引入VNC系统。另外，本文并没有对改进后的系统安全机制进行研究，数据会议的安全性和保密性依赖于视频会议，在以后的研究中，可以为其建立独立的安全机制，加强数据共享的保密性。
参考文献：
[1]张鹏.计算机支持协同工作中混合式应用程序共享模型分析[J].西安交通大学学报，2002.36（6）：596-599.
[2]王学义.计算机协同编辑系统中若干关键技术的研究[D].浙江大学硕士论文，2002：3-5.
[3]张惠，王轶文，舒华忠.基于虚拟网络计算（VNC）协议的远程医疗绘制[J].山东生物医学工程，2002.21（3）：437-443.
