Citrix ICA協議簡要介紹

標籤：citrix ica   windows   虛擬化   作業系統   案頭協議   

關於Citrix的ICA協議，他的英文全稱，網上都稱呼其為Independent ComputingArchitecture，翻譯為中文就是獨立計算體繫結構。但是根據Citrix的內部材料顯示，也可以稱為是ICA = Intelligent Console Architecture！翻譯為中文就是智能控制台架構！

 

1、       曆史

ICA 1.0 – 1992

在ICA1.0的版本中，最初是基於串列串連開放的，後來添加了IPX和NetBIOS的支援。所以在ICA1.0版本中，支援串列、IPX和NetBIOS。

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ICA 2.0 – 1992

ICA2.0版本是ICA協議的第一個擁有圖形介面的版本，並將Citrix WinCredible技術整合到ICA協議當中以支援多使用者。並且支援多個作業系統：OS/2、DOS、Windows 3.1以及TCP/IP stack for OS/2 from FTP Software。

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CitrixWinCredible技術

【Citrix WinCredible技術是Citrix公司基於微軟公司的Windows 3.1推出的將案頭系統讓多個使用者進行訪問的技術解決方案，極大地擴充了Windows3.1的優勢，實現高效能的遠端存取Windows。 WinCredible技術是一個完整的基於Windows系統的擴充技術，支援多個並發使用者通過本地區域網路或串列串連或遠程通過撥號數據機訪問伺服器。WinCredible可用於配置Windows遠端存取伺服器，區域網路上的Windows應用程式伺服器，廣域網路視窗應用效能增強器，並為多個Windows使用者構建一個低成本的啟動系統。】

ICA 3.0 – 1995

1995年8月思傑發布的WinFrame For Networks產品，在基於Window NT的架構上構建遠端存取Windows伺服器。相應的遠端存取協議ICA就升級到了3.0版本。在3.0當中，整合了Thinwire1.0、列印、用戶端磁碟機映射、音頻、剪貼簿等功能。並支援更多的網路通訊協定和接入方式：TCP/IP, IPX,SPX, NetBEUI, Serial, Modems。

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1996年8月思傑發布了世界上第一個Windows應用程式的網頁瀏覽器用戶端。

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微軟在1997宣布，Windows伺服器NT系統，多使用者訪問支援啟用Terminal Server協議。1998年6月思傑發布MetaFrame的1.0用於Windows NT Server 4.0終端伺服器版本。

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MetaFrame是Citrix公司的一款遠程集中訪問公司資訊中心的產品，並和微軟的終端服務(Terminal Service)緊密整合，就是在微軟的終端服務技術的基礎上開發出來的。Citrix MetaFrame 提供一種最簡潔的解決方案，可以在企業的資訊中心，集中管理所有的公司專屬應用程式，讓員工或使用者在任何地點都可以安全、快捷地進行訪問。這就是後來大名鼎鼎的XenApp的前身。

ICA更名與混亂時代

  之後由於虛擬化技術的出現，案頭虛擬化技術暫露頭角，Citrix在原先ICA協議的基礎之上，修改ICA協議的顯示技術，增加一些適宜的功能提供給XenDesktop案頭虛擬化使用，在內部被稱之為PortICA，區別於XenApp的原先的ICA協議。到了XenDesktop3.0版本的時候，Citrix內部將PortICA協議的部分功能模組的名稱進行了更名，更名列表如下：

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這些更名的功能模組主要提供給案頭虛擬化使用。在XenDesktop4.0版本的時候，Citrix將這些區別於原先ICA協議的功能模組單獨提取出來，統一封裝在HDX當中，統一命名為HDX，即高清使用者體驗。

融合時代

在最新版本的Citrix產品中，Citrix將XenApp和XenDesktop進行了融合，將原先XenApp和XenDesktop 4.0的IMA架構整合到了XenDesktop 新版本的FMA架構中。FMA架構最早出現在Citrix XenDesktop 5.x系列的產品中，這種架構區別於傳統IMA架構，更加的易於管理和便捷。

此時的ICA協議和HDX進行了整合，Citrix將其統稱為ICA/HDX協議。

2、       ICA協議堆棧

ICA協議是泛區網路或廣域網路的高延遲鏈路最佳化的協議。它還支援Quality-Of-Service服務品質（QoS）和其他頻寬最佳化功能。

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ICA協議工作於OSI七層模型中的第六層。

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該ICA資料包包含以下標題：幀頭，可靠性，加密，壓縮，命令，資料命令，幀路徑。該命令是唯一必需的資訊。

在ICA中將KVM，列印，音頻，磁碟機映射，剪貼簿，無縫視窗等虛擬通道進行封裝。先目前ICA協議基於32bit開發，最多支援32個虛擬通道。 RDP通道和ICA不同，RDP支援30個虛擬通道。每個通道都有一個伺服器上的對應點。這些通道位於在ICAWinstation驅動的上面，並且每個通道都有自己相對應的虛擬通道驅動程式。

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為了更好的理解ICA協議，以及明白ICA協議如何與TCP/IP進行互動，以及在乙太網路中如何進行資料包的接受和發送。下面我就接受ICA協議的資料庫傳輸的細節。ICA協議堆棧如所示：

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  在中，描述了ICA資料如何通過各協議層的進行流動。ICA協議資料包是通過TCP/ IP網路由用戶端應用程式（或伺服器）中產生並封裝用於遞送到伺服器（或用戶端應用程式）。

  目的地（用戶端或伺服器）接收的ICA資料通過相應的協議層。所有的ICA協議層駐留在OSI網路模型內。

2.1、虛擬通道驅動

每個虛擬通道會通過他自己專門的虛擬通道驅動將資料發送到WinStation驅動。因為每個虛擬通道的實現功能不一致，所以其去調用相應系統的自己的驅動就不相同和規範。所以虛擬通道的驅動都是基於需要實現的功能來作相應的驅動開發，完全取決於虛擬通道實現。

  2.2、WinStation驅動

該WinStation驅動通過較低的網路層接收和發送來自多個ICA虛擬通道驅動的虛擬通道的資料。該WinStation驅動工作在OSI網路模型的應用程式層、展示層和會話層。該WinStation驅動程式執行以下功能：

• 建立用戶端和伺服器之間的ICA會話，並保持會話資訊諸如在ICA會話中壓縮和加密功能是否開啟和ICA資料包優先順序標識是否啟用。

• 編碼ICA命令資訊和變換輸入虛擬通道資料分成ICA報文，它放置在WinStation驅動程式的輸入緩衝區中。一個ICA包由一個命令位元組後跟可選命令資料如下所示：

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包含指令資料的ICA資料包並不是硬性的要求，因此一個ICA資料包在命令格式這裡可能僅包含單個命令位元組。 一個ICA資料包包含一個虛擬通道資料。一個單一的ICA包的最大長度不能超過2048位元組（2KB）。

• 壓縮ICA資料包（當資料包處於連通時進行壓縮）。

• 合并或分離壓縮ICA資料包（如果不使用壓縮或解壓縮的ICA資料包）進入一個可用的輸出緩衝器。WinStation驅動程式確定在各輸出緩衝器的資料量，使得包括ICA資料包的長度在成幀協議驅動程式離開時不超過1460位元組（保持ICA資料包通過TCP/ IP傳送的時候不被分解或丟棄）。

• 在加入到輸出緩衝器（當壓縮已開啟時）附加一個壓縮前序。

• 當多個ICA資料包被分配到一個輸出緩衝器中，WinStation驅動程式在輸出緩衝區裡確定哪些ICA虛擬通道的資料包是具有最高優先順序的。確定基於虛擬通道的每個輸出緩衝區的優先順序，並通過此資訊提供給成幀協議的驅動程式。例如，如果該輸出緩衝器包含Thinwire（優先順序0）和列印（優先順序為3）的ICA的資料包，那麼Thinwire的資料的優先順序最高，在輸出資料的時候優先輸出Thinwire虛擬通道的ICA資料包。

• 將輸出緩衝區轉寄給加密協議驅動程式（在加密時）。

2.3、加密協議驅動程式

在開啟加密時，加密協議驅動程式將Winstation驅動輸出緩衝區資料傳遞過來的資料添加加密頭。所有的資料都經過加密頭加密，包括壓縮頭（如果壓縮開啟）。

2.4、幀協議驅動程式

  幀協議驅動程式計算輸出緩衝區的位元組計數，並添加一個幀頭。在除了位元組計數、幀頭包括一個二位的由WINSTATION驅動程式確定優先值。例如，如果總位元組輸出緩衝區數是1320個位元組，該資料包是高優先順序的，幀頭的二進位值如下：

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低階和高階位元組是反向的網路傳輸，和幀頭被建立如下：

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上述幀頭所描述的ICA優先順序分組標註功能第一次引入了是在MetaFrame 1.8版本中，還包括MetaFrame XP。之前早期版本的MetaFrame使用的幀頭，不包含優先位。所有16位的幀頭被用於位元組計數。由於位元組計數將永遠不會超過2048個位元組（ICA包2 kb的限制），早期版本的幀頭使用時前兩位將始終為零。

  2.5、TDTCP

ICA協議通過tdtcp(TCP傳輸驅動程式)傳輸控制TCP/IP協議棧。tdtcp是ICA（RDP）介面的TCP/IP協議棧。tdtcp不附加任何額外的頭部或尾部資訊到ICA資料。

2.6、TCP/IP協議

   一旦TDTCP控制轉移到TCP/IP協議棧，該TCP/IP協議驅動程式將準備在網路中傳輸ICA資料。詳細介紹了TCP/IP標準和TCP/IP網路傳輸資料的封裝，可以在互連網上提供的檔案（http://www.faqs.org/）上找到和查看。

3、       ICA協議的服務品質

 

QoS（Quality of Service，服務品質）指一個網路能夠利用各種基礎技術，為指定的網路通訊提供更好的服務能力, 是網路的一種安全機制， 是用來解決網路延遲和阻塞等問題的一種技術。 在正常情況下，如果網路只用於特定的無時間限制的應用系統，並不需要QoS，比如Web應用，或E-mail設定等。但是對關鍵應用和多媒體應用就十分必要。當網路過載或擁塞時，QoS 能確保重要業務量不受延遲或丟棄，同時保證網路的高效運行。在RFC 3644上有對QoS的說明。這解決方案能夠識別網路流量中的ICA通訊，無論是基於TCP連接埠（1494預設情況下）或通過識別當新的ICA會話被建立時發起初始化握手（這比使用TCP連接埠更安全，因為在TCP連接埠數量是可配置的）。一些QoS的解決方案還可以識別基於其他資訊的ICA通訊，如發布的應用程式或源IP地址。這種識別使得ICA會話在進行傳輸時優先整個網路。例如，當使用者在通過ICA會話運行關鍵商務應用程式如PeopleSoft，所有ICA會話可以得到的高優先順序的執行功能。

ICA優先順序資料包標記提供了QoS解決方案的機會，ICA內部識別虛擬通道優先順序，使ICA會話傳輸優先順序較高的資料首先發送。 ICA優先順序資料包標記要求在與QoS解決方案結合使用時注意以下事項：

• TCP和IP是面向流的協議。當接收到ICA資料通過TCP/IP後，它不可以被組合或分解，這取決於ICA協議的驅動程式如何打包的ICA資料。ICA輸出緩衝器是專門限制ICA資料包大小為1460位元組的，使它們傳遞到TCP/IP協議棧保持不變。然而，並不能保證輸出緩衝區後到TCP/IP協議棧後將保持不變。因此，在幀頭的ICA的優先順序位不得不總是在TCP段或IP資料包中的同一個地方。這可以防止服務品質的解決方案依靠一個資料位移無法識別在TCP和IP層優先順序位。為了避免這個潛在的問題，QoS的解決方案ICA的資料必須驗證在TCP和IP層的前序資訊的位元組計數匹配的前兩個位元組的位元組數（正確對準後，前兩個位元組將包括優先順序位和ICA的位元組數成幀頭）。如果將位元組計數不匹配，在ICA輸出緩衝器中輸出到TCP/IP協議棧的ICA資料包可能是不完整的或是異常的資料包。

• ICA優先順序資料包標記是在展示層（OSI網路模型的第六層）來實現。大多數路由器在較低層（層中的兩個通過四個）讀取資料。因此，路由器不要有權訪問ICA優先順序資料包標記資訊。當IP資料包通過路由器發送的資料包可能被分區。如果這種情況下，第一分組將包含成幀頭，包括優先順序位和一個現在不正確位元組計數（由於分組被分段）。隨後的資料包片段將不會有一個成幀頭，從而將不包括優先順序位（或位元組數）。因此，如果服務品質解決方案通過接收到不完整的資料包後，ICA通訊就會出現問題。因此需要檢驗IP層和ICA成幀之間的位元組數頭，確保優先順序位被正確識別。

• TCP要求收到在TCP緩衝區中的每個TCP段發送附加前確認段。這可以防止的QoS解決方案能夠實現QOS的優先順序功能。如果沒有優先順序標記頭，TCP會報告收到失敗的TCP報文段。

4、       ICA協議虛擬通道4.1、什麼是ICA虛擬通道？

Citrix的核心是ICA協議，ICA協議串連了運行在Citrix伺服器上的應用進程和遠端用戶端裝置，通過ICA的32個虛擬通道(分別傳遞各種輸入輸出資料如滑鼠、鍵盤、映像、聲音、連接埠、列印等等)，運行在資訊中心伺服器上的應用進程的輸入輸出資料重新定向到遠端用戶端機器的輸入輸出裝置上。ICA預設擁有32個虛擬通道，Citrix使用了前29個虛擬通道。剩下的可以讓第三方自訂虛擬通道，虛擬通道是Citrix伺服器遠程計算體驗的一個組成部分。【根據Citrix部分資料顯示：現在的ICA協議支援64個靜態虛擬通道，有待權威資料證實，安卓系統開發的Citrix Receiver只支援32個虛擬通道】

  虛擬通道的架構圖如所示：

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虛擬通道是由一個用戶端的虛擬驅動與伺服器端的驅動程式進行通訊的。在用戶端，虛擬通道對應於虛擬驅動程式，各自提供特定的功能。同樣的，在伺服器端也有相對於用戶端的伺服器端驅動程式來負責一一對應，並實現雙向之間的資料通訊。

 

虛擬通道的虛擬驅動工作在協議層的展示層。

 

以下是包含在以***冊表路徑VirtualDriver註冊表鍵的功能列表：

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Citrix\ICA Client\Engine\Configuration\Advanced\Modules\ICA3.0

我們可以通過該註冊表位置查看在我們的環境中包含的虛擬通道的功能和虛擬通道的驅動都有哪些以及對應的相應功能。

我們可以刪除我們不需要的虛擬通道。詳情可以參考本串連到文檔http://www.dell.com/downloads/global/solutions/customization_of_the_citrix_ica_web_client.pdf

4.2、ICA虛擬通道如何工作

我們知道作業系統分為使用者模式和核心模式。在ICA虛擬通道中，有些虛擬通道工作與使用者模式，有些虛擬通道工作與核心模式。

在伺服器端的使用者模式，一些虛擬通道由Wfshell.exe載入，例如：SpeedBrowse，EUEM，語音麥克風，雙音頻，剪貼簿，多媒體，無縫會話共用，SpeedScreen等。這些虛擬通道就是工作在作業系統的使用者模式。

其他的虛擬通道工作在作業系統的核心模式，需要使用時則載入至核心模式，例如CDM.sys和vdtw30.sys。

所有客戶虛擬通道上層通過WinStation驅動進行資料的傳輸，如果安裝了ICA用戶端，在伺服器端和用戶端上，都有相應的WinStation驅動，在服務端上內建到了Wdica.sys中，在用戶端中內建到wfica32.exe。

顯示了虛擬通道的用戶端 - 伺服器串連

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下面是用戶端 - 伺服器使用虛擬通道進行資料交換的過程概述。

 

1、 用戶端串連到Citrix後端的伺服器進行服務的擷取，比如啟動一個應用程式。

2、 伺服器端應用程式啟動時，獲得一個虛擬通道控制代碼，該虛擬通道需要將應用程式的啟動顯示圖形介面資訊推送到前端的用戶端。因此應用程式層的應用程式根據命令向VM上的顯示驅動層調取顯示功能時，這時ICA的虛擬通道驅動程式會截取掉相應的顯示調取和資料資訊，並將其發送到WinStation驅動的緩衝區中。

3、在資料和命令到達WinStation驅動之後，WinStation驅動的處理模式有兩種，輪詢模式和直接模式：

• 直接模式：如果伺服器應用程式有資料要發送到用戶端，資料被立即發送到用戶端。當收到由虛擬通道驅動轉寄過來的的資料存放於WinStation驅動緩衝區中時，WinStation驅動會根據高虛擬通道的優先順序，將資料轉寄給壓縮或著加密驅動程式進行相應的操作。待加密和壓縮完成後將其轉寄至幀協議驅動，將資料包進行封裝成資料幀，並通過相應的串連TCP/IP協議棧，有TCP/IP立即將其傳遞到用戶端。

• 輪詢模式：如果用戶端的虛擬驅動有資料要發送到伺服器，該資料的優先順序來說就需要再等待一下，等待WinStation驅動依照輪詢的方式執行或著讀取他。即如果是用戶端發往伺服器的資料，資料包將會進行緩衝中，並進行排隊，等待WinStation驅動讀取排隊隊列，直到WinStation驅動讀取它。

  4、用戶端接收到資料包之後，在用戶端上安裝的ICA接受模組就會將資料進行反解析，解碼出相應的資料與命令，然後通過用戶端OS向特定的驅動調用相應介面實現對於的功能。

  5、當伺服器通過虛擬通道將應用程式顯示推送完成並使用完成後，關閉虛擬通道，並釋放所有分配的資源。

4.3、ICA虛擬通道優先順序

ICA資料包優先順序標記為正在傳輸的ICA會話虛擬通道資料定義傳輸的優先順序。這是通過每個虛擬通道有一個2位的優先順序相關聯來實現的。此2位的優先順序包括在ICA資料報文之內。 他們2位的優先位值結合形成四個優先值：

00（0）高優先順序

01（1）中優先順序

10（2）低優先順序

11（3）後台優先權

每個虛擬通道被分配這些優先順序值中的一個。預設虛擬通道優先順序如下：

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所有虛擬通道的優先順序設定儲存在以***冊表項：

[HKLM\System\CurrentControlSet\Control\TerminalServer\Wds\icawd\Priority](REG_MULTI_SZ)

此項包含一行，格式為每個虛擬通道：

VirtualChannelName,Priority

VirtualChannelName是如在上述表中指定的標準的虛擬通道的縮

VirtualChannelName必須7個字元，所以尾隨空格必須逗號在必要的時候才加入。重點是以下數字之一優先順序值：0，1，2，3。

Thinwire虛擬通道（CTXTW和CTXTWI）是唯一預設的高優先順序的虛擬通道，這會確保對延遲敏感的使用者介面資料被優先發送。

 

4.4.、自訂虛擬通道

以下是自訂虛擬通道的文檔串連：

https://www.citrix.com/downloads/citrix-receiver/sdks/virtual-channel-sdk.html

https://www.citrix.com/community/receiver-ica-sdks.html

 

4.5、動態虛擬通道

動態虛擬通道技術其實現的機制和多工分機制差不多，我們可以安裝這樣的思路去理解就可以了。動態虛擬通道技術封裝在ICA協議當中，也可以調用微軟的RDP動態虛擬通道API來使用。相當於在ICA虛擬通道不夠的情況下，使用RDP協議的虛擬通道API調用其虛擬通道來實現功能。

微軟的RDP協議的動態虛擬通道：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb540860(v=vs.85).aspx

 

4.6、直通功能的虛擬通道

 

在Citrix ICA協議中，以下的虛擬通道在單跳或多跳操作方式相同：

• Client Drive Mapping,

• Client COM Port Mapping,

• Client Printer Mapping,

• Smartcard support,

• Kerberos,

• Twain,

• Client Local Text Echo/Speed Screen Latency Reduction (ZLC),

• Program Neighborhood Support,

• Transparent Key Pass-Through,

• Multimedia Support,

• Client UPD and End User Experience Monitoring.

因為延遲的重要性,如進行壓縮和解壓縮和呈現在每一跳的功能時可能會稍微影響在效能方面的使用者體驗。特別是以下的虛擬通道領域:

• Seamless,

• ThinWire,

• Philips Speech Mike recorder and foot pedal and Bi-directional Audio

 

儘管一些特定情境沒有測試，但是Citrix提供虛擬通道大多數情況下，在Windows中使用XenDesktop的ICA會話，大部分都是直通會話。

具體來說，zXenDesktop伺服器上,有一個VDA Hook【鉤子】運行,命名為picaPassthruHook,其唯一目的是讓用戶端相信其是在CPS伺服器上運行,因此將用戶端進入其傳統的直通模式。

 

以下是支援的直通模式功能的虛擬通道：

• SSON,

• Client Drive Mapping,

• Client COM Port Mapping,

• Client Printer Mapping,

• Smartcard support,

• Kerberos,

• Client Local Text Echo/Speed Screen Latency Reduction (ZLC),

• Transparent Key Pass-Through,

• Multimedia Support, Client UPD.

本文出自 “我拿流年亂了浮生” 部落格，請務必保留此出處http://tasnrh.blog.51cto.com/4141731/1732342

Citrix ICA協議簡要介紹