謝寒冰，賀 松

(貴州大學(xué) 電子信息學(xué)院,貴州 貴陽550025)

遠(yuǎn)程控制這一概念最早出現(xiàn)在PC端，用于聯(lián)網(wǎng)的電腦之間，主控端通過網(wǎng)絡(luò)向受控端發(fā)送指令，完成一系列信息的交互。而隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，尤其是以安卓操作系統(tǒng)為代表的智能手機(jī)的大量接入網(wǎng)絡(luò)，人們對于應(yīng)用需求的不斷增加，遠(yuǎn)程控制開始大量應(yīng)用于手持設(shè)備和電腦客戶端[1]。

傳統(tǒng)的手持設(shè)備與PC間的遠(yuǎn)程控制,其功能比較單一，隨時隨地性較差，無法滿足用戶越來越高的需求。正是在這種背景下，移動云的出現(xiàn)給移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)帶來了新的契機(jī)，加速了云計算的落地，使用戶能真正受益于新興科技所帶來的改變。

云計算相對于普通遠(yuǎn)程控制軟件不同的是，在云端部署的服務(wù)器能夠帶來更為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和計算能力，以及更為出色的數(shù)據(jù)存儲，使得即使在用戶量大、需要處理的數(shù)據(jù)非常龐大時，也可以輕松應(yīng)對；同時，在通過3G或WiFi連接入網(wǎng)的情況下，用戶可以在真正意義上實(shí)現(xiàn)隨時隨地的操作。

在基于3G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的背景下,本文介紹了一種遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，手機(jī)客戶端通過3G連接入網(wǎng)，與PC受控端完成一系列信息的交互，可以實(shí)現(xiàn)對于PC端的關(guān)機(jī)、重啟、攝像頭的訪問、文件的訪問和操作。

1 系統(tǒng)整體闡述

1.1 系統(tǒng)采用的開發(fā)環(huán)境

數(shù)據(jù)庫：SQLServer2005是一個全面的數(shù)據(jù)庫平臺，使用集成的商業(yè)智能工具提供了企業(yè)級的數(shù)據(jù)管理，其中的數(shù)據(jù)庫引擎為關(guān)系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了更安全可靠的存儲功能。

SQLServer2005數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對PC端、手機(jī)端、服務(wù)器端各種需要交互的文件、圖像、視頻等數(shù)據(jù)的存儲。

Eclipse：Eclipse是一個開放源代碼的基于Java的可擴(kuò)展開發(fā)平臺，是普遍適用的開放可擴(kuò)展IDE，它不僅可以開發(fā)Java程序，也可以用來開發(fā)C/C++，且任何人都可以擴(kuò)展Eclipse的功能。Eclipse的核心非常小，其他功能都是基于此核心寫成插件，包括圖形API、開發(fā)環(huán)境插件JDT、插件開發(fā)環(huán)境PDE。Eclipse對這些插件的協(xié)同工作提供了良好的支持，不僅安裝簡單，還可以無縫結(jié)合。

Eclipse用來實(shí)現(xiàn)C/S架構(gòu)的PC端和手機(jī)端的軟件功能開發(fā)。

VS2010：Vssual Studio是目前最流行的 Windows平臺應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，是一套完整的開發(fā)工具集，用于生成 ASP.NET Web應(yīng)用程序、XML Web Services、桌面應(yīng)用程序和移動應(yīng)用程序。此外，它還提供仿真程序，讓開發(fā)者可以在開發(fā)計算機(jī)上運(yùn)行和調(diào)試代碼。

WDK：是一種完全集成的驅(qū)動程序開發(fā)系統(tǒng)，它包含Windows DDK，用于測試Windows驅(qū)動器的可靠性和穩(wěn)定性。

VS2010與WDK平臺用來實(shí)現(xiàn)客戶端、服務(wù)器端的基于C、C++和C#語言的功能程序的開發(fā)。

1.2 技術(shù)介紹

虛擬化技術(shù)：虛擬化技術(shù)是云計算、云存儲得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。對于云計算、云存儲來說，需要抽象的地方很多，這當(dāng)中涉及虛擬化存儲管理和虛擬化計算管理。虛擬化存儲管理就像是虛擬內(nèi)存一樣，當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行時，所占用的內(nèi)存不足，操作系統(tǒng)為之增加虛擬內(nèi)存，直至內(nèi)存耗盡。虛擬化計算管理就像是對進(jìn)程、線程進(jìn)行調(diào)度，并且管理對應(yīng)的線程、進(jìn)程資源。

RFB協(xié)議和 RDP協(xié)議：RFB(遠(yuǎn)程幀緩沖)協(xié)議是一個用于遠(yuǎn)程訪問圖形用戶界面的簡單協(xié)議；RDP(遠(yuǎn)程顯示協(xié)議)為客戶與服務(wù)器之間提供連接，協(xié)議基于T.128提供多信道，在客戶端支持多種資源緩沖和圖片數(shù)據(jù)的壓縮處理[2]。

遠(yuǎn)程控制中的C/S結(jié)構(gòu)、TCP和UDP協(xié)議、Telnet協(xié)議：C/S（ClientServer）結(jié)構(gòu)即客戶端和服務(wù)器端結(jié)構(gòu)，它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實(shí)現(xiàn)；遠(yuǎn)程控制中的C/S模式主要過程是主控端與服務(wù)端連接之后，Client發(fā)送數(shù)據(jù)到Server,Server再接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)(比如截取屏幕等)，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到 Client；TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)都是位于OSI模型中的第四層(即傳輸層),在網(wǎng)絡(luò)中，這兩個協(xié)議都用來處理數(shù)據(jù)包，許多C/S模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用都需要使用這兩個協(xié)議；Telnet協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中的一員，是遠(yuǎn)程登陸的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和主要方式，也是常用的遠(yuǎn)程控制服務(wù)器的方法[3]。

Socket：Socket通常也稱作套接字，是支持 TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元。要通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，至少要有一對 Socket，其中一個運(yùn)行于客戶端，稱之為ClientSocket;另一個運(yùn)行于服務(wù)器端，稱為Server-Socket。Socket之間的連接過程可以分為三個步驟：服務(wù)器監(jiān)聽，客戶端請求，連接確認(rèn)。

VNC：VNC是虛擬網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)的縮寫，是VNC是一款優(yōu)秀的遠(yuǎn)程控制工具軟件，其遠(yuǎn)程控制能力強(qiáng)大，高效實(shí)用。VNC基本上是由兩部分組成：一部分是客戶端的應(yīng)用程序(Vncviewer)；另外一部分是服務(wù)器端的應(yīng)用程序(Vncserver)。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計

在客戶端，用戶點(diǎn)擊軟件圖標(biāo)，進(jìn)入軟件；首頁進(jìn)行登錄驗(yàn)證，輸入用戶名和密碼;驗(yàn)證成功后，獲取被控端主機(jī)列表，點(diǎn)擊選擇的被控端主機(jī)進(jìn)行連接；連接成功后，客戶端獲取服務(wù)目錄。系統(tǒng)的功能模塊如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是在遠(yuǎn)端(即“云”端)部署一個“云”服務(wù)器，負(fù)責(zé)建立手機(jī)客戶端與PC端的連接通信，以及對于兩端發(fā)送的請求和數(shù)據(jù)的處理。具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

PC受控端功能需求：受控端主要功能是接收主控端發(fā)送的連接請求，建立連接；對主控端發(fā)送的命令進(jìn)行識別，完成相應(yīng)操作，并將結(jié)果通過服務(wù)器端發(fā)送給主控端。

手機(jī)客戶端功能需求：手機(jī)客戶端即主控端，主要負(fù)責(zé)生成并發(fā)送連接請求、操作命令給被控端，接收經(jīng)服務(wù)器端處理由被控端發(fā)送來的響應(yīng)結(jié)果，并將結(jié)果處理、顯示在客戶端[2]。

服務(wù)器端功能需求：服務(wù)器端主要負(fù)責(zé)建立主控端與被控端之間的通信，并對主、被控端發(fā)送的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行計算和處理。

2.3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

視頻監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

圖3 視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)流程

手機(jī)客戶端接收用戶操作命令，經(jīng)處理后向服務(wù)器端發(fā)送連接請求；服務(wù)器端將客戶端發(fā)送來的請求加以分析，并將命令發(fā)送給PC受控端；PC端調(diào)用受控程序，打開攝像頭，完成圖像撲捉、桌面圖像截取，并將圖像數(shù)據(jù)打包發(fā)送給服務(wù)器端進(jìn)行處理；服務(wù)器端接收到PC端發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，并對接收到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化成手機(jī)端可以顯示的圖像，并將處理后的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給手機(jī)客戶端。

手機(jī)客戶端與服務(wù)器間進(jìn)行 Socket通信[4]，具體如圖4所示。

圖4 客戶端與服務(wù)端通信流程

3 “云”服務(wù)器端設(shè)計

3.1 傳統(tǒng)遠(yuǎn)程控制模式

傳統(tǒng)模式下的手機(jī)、電腦遠(yuǎn)程通信和手機(jī)遠(yuǎn)程控制，產(chǎn)生的少量通信請求和信息的傳輸、數(shù)據(jù)的處理直接在電腦端或手機(jī)端通過內(nèi)部程序進(jìn)行處理，此時雖可以保證數(shù)據(jù)處理的實(shí)時性和準(zhǔn)確性，但對設(shè)備的依賴較大。而設(shè)備間無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信接口和數(shù)據(jù)傳輸通道也造成了設(shè)計手機(jī)遠(yuǎn)程控制端時不得不針對不同廠家的不同電腦進(jìn)行獨(dú)立開發(fā)，無通用性，而軟件開發(fā)的難度、成本相對較高[4]。

通?？刂栖浖煽蛻舳顺绦蚝头?wù)器端程序組成，在使用前要將客戶端程序安裝到手機(jī)端，服務(wù)器端程序安裝到被控端(個人電腦)[5]。控制過程主要分為服務(wù)連接建立，客戶端、服務(wù)器端程序的運(yùn)行，圖像(電腦桌面)、指令(操作命令)等信息的傳輸，控制結(jié)果的響應(yīng)、反饋，從而實(shí)現(xiàn)手機(jī)端對電腦等產(chǎn)品的遠(yuǎn)程控制。

Android開源系統(tǒng)的橫空出世，手機(jī)、平板、智能電視等搭載Android系統(tǒng)的各種移動端產(chǎn)品迅猛發(fā)展，大大消除了由于不同廠商、不同設(shè)備等采用的不同開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)造成的設(shè)備差異性，現(xiàn)已基本能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備間通信接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，為實(shí)現(xiàn)家庭式物聯(lián)網(wǎng)提供了優(yōu)秀的軟件平臺基礎(chǔ)。隨著3G、4G移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，可提供高達(dá)幾十到上百兆的通信帶寬為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)提供了優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，極大地滿足了家庭式物聯(lián)網(wǎng)（手機(jī)等移動端、電腦、冰箱、智能電視、空調(diào)等）產(chǎn)生的大量通信要求和大數(shù)據(jù)處理請求對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。

綜上所述，傳統(tǒng)遠(yuǎn)程控制模式實(shí)現(xiàn)的手機(jī)對電腦的控制程度以及通信產(chǎn)生的信息量都不是太大，而現(xiàn)在智能手機(jī)的強(qiáng)大功能使得控制信息的量大大增加，控制的程度更加深入和全面。傳統(tǒng)的手機(jī)端—電腦端模式只能提供個人家庭的使用，且并不能全面實(shí)現(xiàn)對電腦的操控和大量數(shù)據(jù)的實(shí)時處理（特別是電腦攝像頭監(jiān)控產(chǎn)生的大視頻文件無法傳輸給手機(jī)端處理）。從而對手機(jī)端實(shí)現(xiàn)對電腦端的大數(shù)據(jù)處理、全方位操控、高實(shí)時性提出了更新的要求。建立“云”服務(wù)器專門負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)的處理，提供全面的數(shù)據(jù)分析、處理，實(shí)現(xiàn)對電腦端的精確操控顯得非常有必要[6]。

3.2 系統(tǒng)服務(wù)器端的設(shè)計

“云”服務(wù)器的設(shè)計中考慮到存在大量的用戶 (例如：不同用戶傳輸大量數(shù)據(jù)的要求）需要通過服務(wù)器進(jìn)行通信連接和數(shù)據(jù)傳遞，以完成手機(jī)端與電腦端的控制和信息交互，服務(wù)器需要提供大量的通信鏈路和及時、準(zhǔn)確的信息處理[6]。采用傳統(tǒng)的VPS技術(shù)可以滿足用戶對服務(wù)器資源的要求，但是由于VPS技術(shù)是將一臺獨(dú)立的服務(wù)器通過虛擬軟件 （VM等）映射出多個串行的虛擬主機(jī)，當(dāng)其中一臺虛擬主機(jī)占用大量寬帶資源時，就會影響到其他虛擬主機(jī)的使用，更重要的是，當(dāng)某一臺虛擬主機(jī)出現(xiàn)問題（受到攻擊）時，所有的虛擬主機(jī)都會陷入癱瘓，無法工作。所以，此系統(tǒng)采用基于“云”概念的技術(shù)，利用服務(wù)器集群，將其部署在電信機(jī)房內(nèi)部，形成一種遠(yuǎn)程的中間件形式的“云”服務(wù)器模式，為遠(yuǎn)程分布的各用戶提供手機(jī)與電腦通信連接的接口、操作指令的解析功能和大數(shù)據(jù)的傳輸功能。此服務(wù)器端對用戶來說是一個透明的存在，用戶只需要關(guān)注自身的操作而無需考慮通信連接的建立和數(shù)據(jù)通信的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過程，方便用戶的使用[7]。

“云”服務(wù)器端主要分為三大功能模塊：信息通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、內(nèi)網(wǎng)穿透模塊[8]。

信息通信模塊主要功能：通過網(wǎng)絡(luò)偵聽模式獲取通信連接請求或手機(jī)端（電腦端）桌面變化產(chǎn)生的通信請求，驗(yàn)證請求合法性，分配服務(wù)器資源。

數(shù)據(jù)處理傳輸模塊主要功能包括：負(fù)責(zé)對主控端發(fā)送的命令請求以及被控端反饋的操作結(jié)果數(shù)據(jù)的處理。

內(nèi)網(wǎng)穿透模塊的主要功能：不在同一內(nèi)網(wǎng)時，作為打通主控端與被控端之間的連接。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖5為客戶端軟件的實(shí)現(xiàn)界面，用戶經(jīng)過驗(yàn)證登陸后，點(diǎn)擊被控端進(jìn)行連接，等待連接成功，會彈出服務(wù)目錄，用戶可以進(jìn)行相關(guān)的服務(wù)操作。

圖5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文提出了一種基于3G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行下的智能手機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其中手機(jī)客戶端為主控端，PC為被控端，服務(wù)器端負(fù)責(zé)建立兩者之間連接以及對命令數(shù)據(jù)的處理和存儲。整個系統(tǒng)具有良好的橫向和縱向擴(kuò)展能力，利用云計算的特點(diǎn)，可以通過增加主機(jī)或者提高主機(jī)性能的方式來提高整個系統(tǒng)的處理能力，應(yīng)對大量接入的用戶。同時，軟件具有靈活性、可伸縮性，保證功能模塊隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程發(fā)展變化靈活組合和擴(kuò)充，可以迅速靈活地擴(kuò)展新業(yè)務(wù)；系統(tǒng)的各個模塊既可分布式運(yùn)行，也可集中式運(yùn)行，且各模塊負(fù)載能力及整體負(fù)載能力可平滑擴(kuò)展，新功能模塊的增加不影響現(xiàn)有模塊的運(yùn)營。

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