1、定義

如圖所示，云桌面協(xié)議即在云電腦場景下，用于服務器與終端之間傳輸圖形、音頻、視頻、輸入信息設備、外設等數據的通信協(xié)議。

2、主流協(xié)議介紹

當前主流的云桌面協(xié)議共有4種，都是基于TCP或者UDP協(xié)議，分別為ICA（HDX）、PCoIP（Blast）、RDP、SPICE。

? ICA協(xié)議：云桌面協(xié)議最早可以追溯到1989年，當時的Citrix公司成立時就誕生了ICA協(xié)議，至今仍然保密，可以想象，當Linux和Java語言還沒有出世時，Citrix就開始開發(fā)虛擬化軟件，從窄帶時代發(fā)展而來，ICA的穩(wěn)定可靠性確有其因。后來出現(xiàn)的HDX，在面向更高的網絡帶寬，在ICA節(jié)省流量的基礎上，致力于交付富媒體等更多形式的體驗，讓虛擬桌面的用戶體驗與物理PC的體驗相接近。所以在當前寬帶提速的大形勢下，HDX整體技術方案又有了更大的發(fā)揮空間。

? PCoIP (PC over IP) 協(xié)議：PCoIP是由加拿大Teradici公司開發(fā)的遠程顯示協(xié)議。2008年，VMware宣布和Teradici共同開發(fā)PCoIP協(xié)議，以提高桌面虛擬化的性能，隨后在2009年與其合作獲得授權發(fā)布了VMware Horizon View產品，后來VMware為了擺脫在核心技術上依賴于其他公司的困境，試圖開發(fā)自己的協(xié)議Blast，并于2013年正式發(fā)布。

? RDP協(xié)議 ：由微軟公司開發(fā)的一種專有協(xié)議，它為用戶提供了通過網絡連接到另一臺計算機的圖形界面，可用于大多數Windows操作系統(tǒng)，當然Linux、Mac系統(tǒng)也提供相應的支持。

? SPICE協(xié)議：SPICE為開源協(xié)議，該協(xié)議由Redhat公司研發(fā)，當前國內各大公司自研的桌面協(xié)議大多基于此協(xié)議進行深度改造優(yōu)化而來。

3、協(xié)議剖析

云桌面協(xié)議的主要作用為，將本地終端的鍵鼠操作指令傳輸到云端，云端電腦收到指令后進行計算響應，桌面發(fā)生對應的變化后，將整個畫面推送到本地終端再顯示播放，讓用戶感覺像是在使用本地電腦一樣，整個過程中就是通過云桌面協(xié)議將算力移至云端，讓終端大幅瘦身，更加輕量化。如下圖所示：

云桌面協(xié)議本身又可以細分為多種通道，不同的通道承載不同的數據，對應不同的功能，以開源SPICE為例，如下圖所示：

主要分為如下幾個傳輸通道：

• Main Channel：處理與客戶端的連接、斷開等；
• Inputs Channel：處理鼠標、鍵盤、觸摸板等輸入設備數據；
• Display Channel：處理桌面圖像傳輸數據；
• Cursor Channel：處理鼠標指針顯示的傳輸數據；
• Playback Channel：處理GuestOS的主機聲音數據；
• Record Channel：處理終端側的錄音數據；

如圖所示為通過windows的spice client連接云桌面；

如圖所示為spice端口的連接情況，可以看出一個客戶端連接后，在服務端就會建立6個socket連接，分別對應6個通道，每個通道的具體抓包數據如下：

1?? Main Channel主通道

Main Channel主通道主要用于處理與客戶端的連接、斷開等操作指令，當客戶端啟動時，通過該通道發(fā)送連接認證請求，與服務端建立通信，后續(xù)的網絡質量監(jiān)控、心跳保活、客戶端會話管理等都通過該通道處理。

協(xié)議數據??

如圖為windows主機的UUID數據

如圖為windows主機server name，在spice主通道中體現(xiàn)如下：

如圖為主通道的抓包數據，結合業(yè)務，整個桌面連接認證的過程就可以通過UUID等數據來進行關聯(lián)處理。

2?? Inputs Channel輸入通道

Inputs Channel輸入通道主要用于處理鼠標、鍵盤、觸摸板等輸入設備數據。

協(xié)議數據??

如圖為官方輸入通道協(xié)議中定義的鼠標位置消息類型，為112，對應十六進制為0x70；

如圖為輸入通道的抓包數據，客戶端通過桌面協(xié)議向服務端發(fā)送鼠標當前的xy坐標信息。

3?? Display Channel顯示通道

Display Channel顯示通道主要用于處理桌面圖像傳輸數據；

協(xié)議數據??

如圖為官方顯示通道中定義的顯示流數據，為123，十六進制為0x7b；

如圖為顯示通道的抓包數據，流數據格式為JPEG格式，大小大約為193KB，在30FPS的情況下大約占用帶寬為45Mbps，可見其優(yōu)化空間之大；

4?? Cursor Channel光標通道

Cursor Channel光標通道主要用于處理鼠標指針顯示的傳輸數據；

協(xié)議數據??

如圖為鼠標顯示通道定義，官方說明“The relevant remote display area for a cursor channel is the one of the display channel that has the same channel id (i.e., SpiceLinkMess.channel_id).”表示鼠標顯示包含在顯示通道數據中；初始化為111，對應十六進制06x5;

如圖為抓包數據，message type=101，等同于顯示通道中的定義SPICE_MSG_DISPLAY_MODE；

5?? Playback Channel音頻通道

主要用于處理GuestOS的主機聲音數據，回傳端側播放；

協(xié)議數據??

如圖為音頻通道中的數據定義，為101，十六進制為0x65；

如圖為抓包數據，message type=101，data為具體的聲音數據；

6?? Record Channel錄音通道

主要用于處理終端側的錄音數據，傳輸到云端；

協(xié)議數據??

如圖為錄音通道數據；

上述所有通道協(xié)議數據的具體定義格式可參照官網定義：??https://www.spice-space.org/spice-protocol.html??

4、總結

看完原生的SPICE協(xié)議數據以及初步的測試后，可以發(fā)現(xiàn)目前端到端的傳輸性能仍然存在較大優(yōu)化空間，在幀率不足20FPS的情況下約占用45Mbps的傳輸帶寬，且還無法呈現(xiàn)連續(xù)高質量的畫質體驗，基本無法直接商用，在整個桌面通道數據傳輸過程中，顯示通道的數據流量基本占據在90%以上，屬于優(yōu)化的重點；縱觀ICA、PCoIP、RDP、SPICE四大桌面協(xié)議，從窄帶時代發(fā)展起來的ICA，以其優(yōu)質的協(xié)議算法及多達32個之多的通道數量定義，為用戶提供了更優(yōu)質的云桌面體驗，但因其協(xié)議整體閉源，而且授權費用高昂，對于大部分云桌面廠商來說與其合作研發(fā)并不是長久之計，所以自研桌面協(xié)議成了國內眾多廠家自研競爭、形成差異化優(yōu)勢的關鍵所在。目前，中國移動智慧家庭運營中心在與桌面協(xié)議相關的音視頻編解碼、GPU硬件加速、網絡傳輸等領域已具備一定的技術積累，基于SPICE的端到端解決方案上已形成相應規(guī)模的落地實踐方案，并取了一定的成效。未來，中國移動智慧家庭運營中心將進一步聚焦幀率提升、時延降低、低碼高清三大關鍵目標，致力于為用戶持供更優(yōu)質、更流暢的產品體驗。

隨著5G+千兆寬帶的普及，有了高速率+低時延的基礎技術加持，結合日趨成熟的云計算底座，未來，云桌面在2C/2H領域的競爭必將日益激烈。