• rdp远程桌面服务协议概述
  • 什么是远程桌面服务
  • 远程桌面服务的通信过程及功能
    • 建立连接
    • 资源重定向与用户体验
    • 断开连接
  • 远程桌面服务的协议架构
    • 核心协议与基础通信
    • 虚拟通道与扩展协议
    • 协议协作与层次划分
    • 协议的可扩展性
    • 协议扩展与性能优化
  • 总结
  • 参考

rdp远程桌面服务协议概述

对于大多数用户来说，使用远程桌面或许只是通过 Windows 上的“远程桌面连接”(mstsc.exe)登录到另一台计算机，简单方便。然而，在这一看似简单的背后，却隐藏着一套复杂的远程桌面服务协议体系（Remote Desktop Services，RDS）。这一体系涉及多种协议的协作与通信，确保了远程桌面连接的顺畅、安全。今天，我们将深入了解这些协议的工作原理，揭示其核心架构，看看它们如何让远程访问成为可能。

什么是远程桌面服务

远程桌面服务是一组协议，支持用户通过网络访问远程服务器上的资源。它允许用户在本地设备上查看并操作远程的桌面或应用程序，哪怕这些应用实际上并没有安装在本地机器上。这种技术在企业中得到了广泛应用，帮助用户远程访问工作站、服务器或虚拟机，极大地提升了远程办公和跨部门协作的效率。

从用户角度来看，远程桌面服务的体验非常直观：他们看到的是自己电脑上的一个“远程桌面”，但所有的计算和数据处理实际上发生在远程的服务器上。远程桌面服务远不止是简单的客户端和服务器的连接。它依靠多层协议来保障数据传输的安全、稳定和高效。

远程桌面服务的通信过程及功能

在讨论远程桌面服务的通信过程之前，我们先来简单了解 RDP 协议栈的结构。RDP 协议栈由多个协议层组成，受到 OSI 模型的影响，每一层负责特定的功能。

• TPKT层: 这一层提供了标准的封装格式，主要将高层协议的数据打包，以便通过较低层的传输协议传输。
• X.224层: 属于会话层，负责远程连接的建立、维护和终止，确保会话的正常进行。
• MCS(多通道层)：负责管理多个虚拟通道，允许 RDP 在同一连接上传输不同类型的数据。
• RDP层：处于协议栈的最上层，处理图形显示、输入输出操作以及资源重定向等核心功能。

虽然协议栈图中只展示了 TCP，但实际上 RDP 可以通过配置来选择使用 TCP 或者 UDP 进行数据传输。了解了 RDP 的协议栈结构后，我们可以进一步探讨 RDP 的通信过程及其各层如何协作完成远程桌面的功能。

建立连接

RDP 连接的目标是让客户端和服务器交换设置，并确定连接期间使用的通用配置，以确保能够顺畅传输和处理输入、图形以及其他数据。

RDP 连接顺序如下图所示，所有消息交换都是严格按顺序进行的¹。

RDP连接的具体步骤如下：

• 连接建立：客户端发送 X.224 连接请求，服务器确认后进行连接建立，后续数据都会封装在 X.224 数据单元中传输。
• 基本设置交换：通过 MCS 协议交换基本的连接设置，包括核心数据、安全设置、网络数据等。双方商定会话的共同配置。
• 通道连接：客户端通过 MCS 连接虚拟通道和用户通道，确保输入/输出数据的传输。
• 安全启动：如果启用 RDP 标准安全机制，客户端会生成加密的随机数，服务器使用公钥解密，双方生成会话密钥，后续数据加密传输。
  这里要注意一点，RDP 的内置安全机制早于 TLS 被引入，主要用于满足早期网络环境中的安全需求。当时，RDP 部署广泛，但并不是所有网络环境都具备 TLS 支持，因此 RDP 内置了自己的安全机制来确保基本的数据加密。TLS 引入后，提供了更强的安全性，允许对 RDP 会话的端到端加密和验证，但旧的 RDP 安全机制依然保留，用于没有 TLS 的环境中使用。因此，启用 TLS 是提升 RDP 安全性的标准做法。
• 安全设置交换：客户端发送用户名、密码等信息进行身份验证。
• 许可验证：客户端与服务器交换许可信息，确保客户端具有合法使用 RDP 服务的授权。许可验证与身份验证不同，它专门用于检查客户端是否有权访问 RDP 服务。
• 能力交换：服务器发送支持的功能集，客户端回应其支持的功能，协商双方可用的功能。常见的能力包括：
  图形处理能力（如是否支持 RemoteFX 图形加速）
  多媒体重定向（如音频、视频流）
  设备重定向（如剪贴板、打印机、USB设备）
  带宽优化功能（如适应低带宽网络的图像压缩）
  举例来说，如果用户需要使用本地打印机重定向，能力交换时服务器需要告知支持该功能，客户端则会启用相应的能力。
• 连接最终化：客户端和服务器同步最后的设置，确保输入输出的正常工作，并完成字体等资源的传输，之后连接正式进入工作状态。

资源重定向与用户体验

远程桌面服务不仅提供远程操作服务器的功能，还可以实现本地资源与远程应用的无缝集成。例如，用户能够在远程应用中访问本地的文件、使用本地打印机打印文件，甚至通过本地智能卡进行身份验证。这些资源重定向功能极大提升了用户体验，让远程办公变得更为便捷。具体的重定向机制和其实现方式将在下一个部分详细描述。

断开连接

远程桌面服务提供了灵活的会话管理机制，使用户能够根据需求选择不同的断开方式：

• 主动注销（Logoff）：用户主动结束远程会话时，所有运行中的应用程序会关闭，系统会清除会话状态。这种方式适用于用户完成所有工作后，确保服务器资源释放并关闭会话。
• 断开（Disconnect）：在断开连接时，远程会话并不会关闭，应用程序仍在服务器上运行，用户可以稍后重新连接并恢复当前会话。这对于暂时离开但稍后继续工作非常实用。
• 超时机制：如果用户长时间没有操作或者网络中断，服务器可以根据配置自动断开连接或强制注销用户。超时机制的设计可以防止资源被长时间占用，确保服务器的稳定运行。

远程桌面服务的协议架构

RDP 是一个复杂的协议栈，它结合多个协议层次，以保证客户端和服务器之间的高效通信和多功能支持。RDP 的设计高度模块化，允许不同的协议组件协同工作，支持远程桌面功能，如图形处理、资源重定向和安全加密。

官方文档中提供了一个RDP协议家族的"图谱关系"，每个方框代表一个核心协议或其扩展协议：

核心协议与基础通信

RDP 的核心协议是 MS-RDPBCGR，它负责管理基础连接和数据传输，是整个 RPD 体系的基础。无论是建立会话，还是传输鼠标、键盘输入或图形数据，都是通过这个协议完成的。MS-RDPBCGR 依赖于 TCP 或 UDP 传输层，同时借助 X.224 会话管理协议和 MCS（多通道层）来处理不同类型的数据流。

工作机制：

• 会话管理（X.224）：控制客户端和服务器间的连接状态，负责会话的建立、维护和关闭。
• MCS（多通道层）：在同一连接中管理多个虚拟通道，确保图形、输入和重定向数据流不会互相干扰。

虚拟通道与扩展协议

RDP 的虚拟通道机制可以为特定任务提供扩展支持，这些通道分为静态和动态两类：

• 静态虚拟通道：在会话建立时就已存在，用于常规功能的数据传输，如：

  • 剪贴板重定向（MS-RDPECLIP）：支持客户端与服务器之间的剪贴板共享。
  • 文件系统重定向（MS-RDPEFS）：允许客户端访问服务器上的文件，反之亦然。
  • 打印机和USB设备重定向（MS-RDPEPC、MS-RDPEUSB）：使远程服务器能够访问客户端的本地设备，如打印机和 USB 外设。

• 动态虚拟通道：在会话中按需创建，通常用于高带宽或特定用途的数据传输。例如：

  • 图形数据优化（MS-RDPEGFX）：用于图形密集型应用，确保低带宽条件下的图像压缩与优化传输。
  • 多媒体重定向（MS-RDPEMT）：用于传输音频和视频流，保证多媒体数据的流畅播放。

虚拟通道工作机制：
虚拟通道是 RDP 协议扩展的关键，通过它们，客户端与服务器之间可以独立传输特定类型的数据，而不会干扰核心会话的正常工作。静态虚拟通道在连接建立时固定存在，而动态虚拟通道则根据需要动态创建，可以在会话过程中按需打开或关闭，具有更高的灵活性。

协议协作与层次划分

RDP 协议体系中的不同协议层次协同工作，实现了远程桌面服务的复杂功能。这些协议之间的关系可以概括为：核心协议负责会话建立和管理，扩展协议通过虚拟通道来实现更丰富的功能，如远程文件系统访问、外设重定向和高效的图形处理。

举例：
当用户在远程桌面上执行文件传输时，文件重定向功能（MS-RDPEFS）通过静态虚拟通道传输数据，而如果用户同时需要使用高性能的图形应用（如 CAD），图形数据则通过 MS-RDPEGFX 进行压缩并通过动态虚拟通道传输。

协议的可扩展性

RDP 协议的设计非常灵活，能够根据网络状况和用户需求动态调整。以下是 RDP 协议的可扩展性特征：

• 传输层的灵活性：RDP 可以使用 TCP 或 UDP 作为传输层协议，基于网络状况自动选择更合适的传输方式。如果网络状况较差，可以切换到更加高效的多传输通道模式，减少延迟并提升用户体验。
• 动态虚拟通道：允许在会话期间创建新的通道，用于支持特定数据类型的传输，适应不同应用需求。

RDP 的可扩展性确保了它能够在不同的场景下高效运行，无论是低带宽的办公环境，还是高性能要求的图形密集型应用。

协议扩展与性能优化

RDP 不仅能处理基础的远程桌面任务，还通过扩展协议进行性能优化。例如：

• RemoteFX 图形加速：在低带宽条件下通过压缩和优化图形数据，确保用户获得高质量的图形体验。
• 多媒体重定向：通过将音频和视频流直接传输到客户端，实现流畅的多媒体播放，减轻服务器的处理压力。

这些扩展功能使得 RDP 不仅能够处理基础的远程桌面任务，还能应对诸如多媒体播放、实时图形渲染等高性能需求。

总结

在现代工作环境中，远程桌面和远程应用的需求日益增长，市场上也存在多种解决方案，如 VNC、TeamViewer 和 AnyDesk 等，以及不同的协议支持。然而，Windows 平台原生支持的 RDP 却具有一些独特优势：它紧密集成于 Windows 操作系统中，提供了更高的兼容性和安全性，同时支持多种复杂功能，如资源重定向和高效的图形处理，几乎实现了开箱即用。

通过本文的梳理，读者可以对 RDP 的核心架构及其工作原理有一个基本的认识。这不仅帮助理解 RDP 的设计思路和实现机制，也为后续内容的深入探讨奠定了基础，包括 RDP 如何支持将单个应用映射到客户端，以及如何实现客户端文件系统的重定向。接下来，我将继续探索。

参考

1. Remote Desktop Services Protocols Overview

2. Remote Desktop Services (Remote Desktop Services)

3. Understanding the Remote Desktop Protocol (RDP)