Whitepaper RDP-Kompression optimiert Geschäftsprozesse und steigert Benutzerkomfort in virtualisierten IT-Umgebungen Lokale Anwendungen Die Remote Desktop Acceleration (NDM RDA) von NetMan Desktop Manager 5 optimiert das RDP-Protokoll, sodass auch bei langsamen LAN- und WAN-Verbindungen keine Leistungseinbußen auftreten. HH Software GmbH
Vorwort In kaum einem anderen Bereich des IT-Marktes ist derzeit so viel Bewegung wie bei der Virtualisierung. Die Technologien seien es Desktop- und Anwendungsvirtualisierung oder die seit vielen Jahren bewährten Remote Desktop Services sind mittlerweile ausgereift und stellen für die meisten Unternehmen eine sinnvolle Investition zur Optimierung ihrer EDV-Landschaft dar. Idealerweise kommt dabei ein Mix aus den drei Technologien zum Einsatz, der optimal auf die individuellen Anforderungen angestimmt ist. Allen Virtualisierungstechnologien gemein ist die Notwendigkeit eines Protokolls zur Übertragung der Bildschirminhalte an das Endgerät. Als Quasi-Standard hat sich das von Microsoft entwickelte und mittlerweile in Version 7 vorliegende Remote Desktop Protocol (RDP) durchgesetzt. Trotz der enormen Weiterentwicklung des RDP-Protokolls seit seiner Entstehung um die Jahrtausendwende gibt es auch heute noch Optimierungsbedarf, insbesondere wenn es um die Übertragung von Multimedia-Inhalten oder die Nutzung schmalbandiger WAN-Verbindungen geht. Denn in diesen Fällen müssen die Anwender oft lange Wartezeiten und einen insgesamt nicht zufrieden stellenden Arbeitskomfort hinnehmen. Mit NDM 5 führt HH die optionale NDM Remote Desktop Acceleration ein, welche die Leistungsfähigkeit von RDP gerade über WAN-Verbindungen und bei der Übertragung von Multimedia-Inhalten deutlich steigert. Mit der NDM Remote Desktop Acceleration (NDM RDA) optimieren Sie Ihre Geschäftsprozesse nachhaltig und steigern den Arbeitskomfort Ihrer Mitarbeiter erheblich.
Management Summary / Abstract Expertenschätzungen zufolge verfolgen Unternehmen seit dem Jahr 2010 verstärkt ihre Ziele zur Optimierung ihrer IT-Infrastruktur, die sie bereits vor der Wirtschaftskrise formuliert hatten. Im Mittelpunkt dieser Strategien stehen häufig die Einführung bzw. der konsequente Ausbau von Virtualisierungstechnologien wie Remote Desktop Services oder VDI-Lösungen, um den Mitarbeitern alle erforderlichen Anwendungen flexibel und ortsunabhängig zur Verfügung zu stellen. Dabei ist es jedoch ebenso wichtig, dass die Anwender mit virtuellen Desktops und Anwendungen genauso komfortabel und effizient arbeiten können, wie sie es von klassischen PCs gewohnt sind. Andernfalls können Virtualisierungstechniken nicht überzeugen und stoßen bei den Nutzern auf Skepsis und Ablehnung. Dies führt wiederum dazu, dass Unternehmen ihre IT-Infrastruktur vor allem für mobile Anwendungen nicht in der Art optimieren können wie es für die Produktivität der Mitarbeiter und damit für die Effizienz der gesamten Organisation erforderlich wäre. Das RDP-Protokoll von Microsoft hat sich als De-Facto-Standard für die Übertragung von Desktops und Anwendungen in virtualisierten Umgebungen durchgesetzt. Obwohl Microsoft RDP in mehr als einem Jahrzehnt seit seiner Entwicklung extrem verbessert hat, wird nach wie vor Kritik seitens der Anwender laut. Bemängelt werden in erster Linie langsam reagierende Anwendungen, unzureichende Darstellung von Multimedia-Dateien und eingefrorene Bildschirminhalte. Besonders häufig treten diese Probleme bei der Nutzung virtualisierter Anwendungen und Desktops außerhalb des Firmen-LANs auf also über WAN- oder mobile Datenleitungen. Zur Lösung der Probleme weichen manche Unternehmen auf alternative Protokolle aus oder investieren in teure Maßnahmen zur Netzwerk-Optimierung. Viele Organisationen verzichten aus diesen Gründen sogar ganz auf moderne Virtualisierungstechnologien und deren Vorteile. Dieses Whitepaper beschreibt sowohl die größten Herausforderungen, mit denen das RDP-Protokoll konfrontiert wird, als auch deren Ursachen und Lösungsansätze. Die Remote Desktop Acceleration von NDM5 optimiert das RDP-Protokoll einfach und kosteneffizient, sodass auch über mobile und WANVerbindungen die bestmögliche User-Experience erreicht werden kann.
Der Anwenderkomfort Die Lösung auf dem Weg zu einer vereinheitlichten, effizienten EDV-Umgebung heißt immer öfter Virtualisierung. Die entsprechenden Technologien Remote Desktop Services, VDI-Lösungen oder Eine kurze Einführung Anwendungsvirtualisierung haben auf den ersten Blick nur Vorteile: Angefangen bei geringeren Hardwareund Administrationskosten über geringere Ausfallzeiten bis hin zu verbesserter Flexibilität und Mobilität der Mitarbeiter. Bei genauerer Betrachtung besteht allerdings die größte Herausforderung in virtualisierten Umgebungen darin, den Mitarbeitern denselben Arbeitskomfort zu bieten wie sie es aus klassischen Infrastrukturen gewohnt sind. Der limitierende Faktor dabei ist in den meisten Fällen das Übertragungsprotokoll. Am häufigsten treten Schwierigkeiten auf, wenn mobile Mitarbeiter oder Homeworker auf grafiklastige Anwendungen und Daten wie etwa PDF-Dokumente, Powerpoint-Präsentationen, Videos und FlashAnimationen zugreifen. Da sich RDP über die Jahre als das dominierende Protokoll für virtualisierte Infrastrukturen durchgesetzt hat, sollten Unternehmen nach einer kostengünstigen, effizienten Lösung suchen, um das RDP-Protokoll in Bezug auf die User-Experience zu optimieren. ŸMicrosoft selbst hat RDP über die Jahre in Sachen Performance und Features stark verbessert. Die aktuelle Version 7 ist den Vorgängerversionen im Umgang mit eingeschränkter Netzwerk-Performance deutlich überlegen. Dennoch zeigt das Protokoll gerade bei WAN-Verbindungen mit gleichzeitig geringer Bandbreite und hoher Latenz Schwächen. Das gilt ebenso für überlastete LANs und insbesondere für Verbindungen über das Mobilfunknetz. Die Anwender sehen sich dabei in erster Linie mit folgenden Beeinträchtigungen konfrontiert: ŸLange Antwortzeiten ŸLangsamer Bildschirmaufbau ŸSchlechte Bildwiedergabe ŸRuckelnde Videos und Animationen Die Netzwerk-Performance des RDP-Protokolls kann von vielen netzwerkseitigen Faktoren abhängen. Im Mittelpunkt stehen aber meist zwei Einflussgrößen die Bandbreite und die Latenzzeit. Im Folgenden wird beschrieben, welche Auswirkungen Bandbreite und Latenzzeit auf die Leistungsfähigkeit von RDP haben, wie sich die Kenngrößen bei WAN-Verbindungen und in überlasteten LANs verhalten und welche Auswirkungen das für lokale und mobile Mitarbeiter hat. Bandbreite: Die Bandbreite ist ein Gradmesser für die Kapazität einer Netzwerkverbindung. Zugrunde liegt dabei die Datenmenge, die in einer bestimmten Zeitspanne über die Verbindung übertragen wird. Eine geringe Bandbreite führt dazu, dass RDP mehr Zeit für den Refresh des Bildschirminhaltes benötigt. Die Folge ist ein langsamer, zum Teil nur bruchstückhafter Bildschirmaufbau, was letztendlich sogar bedeuten kann, dass sich das System nicht sinnvoll nutzen lässt erst recht bei der Darstellung von Multimedia-Inhalten. Latenzzeit: Die Latenzzeit ist die Zeit, die ein Datenpaket benötigt, um über das Netzwerk von einem Endpunkt zum anderen zu gelangen. Oft wird jedoch die so genannte Paketumlaufzeit angegeben, die beschreibt, wie lange ein Datenpaket in einem Netzwerk benötigt, um von der Quelle zum Empfänger und wieder zurück zu gelangen. Hohe Latenzzeiten führen dazu, dass Anwender bei der Nutzung von RDP mit Verzögerungen zu kämpfen haben. So entstehen etwa störende Pausen zwischen Tastatureingabe und der Anzeige auf dem Bildschirm. Bandbreite und Latenzzeit werden voneinander unabhängig gemessen. Dennoch beeinflussen sie sich meist gegenseitig. Die Gründe hierfür liegen in der Arbeitsweise von Netzwerkprotokollen. WAN- und mobile Netzwerkverbindungen beispielsweise haben sowohl geringere Bandbreiten als auch höhere Latenzzeiten als lokale LAN-Netzwerke. Daher besteht die größte Herausforderung für ein Remote Access Protokoll wie etwa RDP darin, bestmöglich mit limitierten Bandbreiten und hohen Latenzzeiten umzugehen, damit die Anwender einen ähnlich hohen Arbeitskomfort erleben wie beim Einsatz klassischer Pcs.
Randnotiz Probleme mit der RDP-Performance können aufgrund unterschiedlichster Faktoren innerhalb eines Netzwerks entstehen. Ursachenforschung und Problemlösung sind meist sehr komplex. Beim Thema Bandbreite etwa herrscht die einstimmige Meinung, dass nie genug Bandbreite vorhanden sein kann. Dennoch mussten viele Organisationen erkennen, dass, obwohl sie viel Geld für mehr Bandbreite ausgegeben haben, keine Verbesserung der RDP-Perfomance und damit des Nutzerkomforts zu verzeichnen war. Typische Einschränkungen von RDP Neben geringer Bandbreite und hoher Latenz können noch weitere Faktoren zu einer Beeinträchtigung der RDP-Performance und damit des Arbeitskomforts führen. Der Fall tritt vor allem dann ein, wenn über WANoder Mobilfunkverbindungen auf grafiklastige Anwendungen und Multimedia-Inhalte zugegriffen wird. Im Einzelnen unterliegt RDP folgenden Einschränkungen: Grafiklastige Anwendungen: Aktuelle Anwendungen beinhalten einen erheblich größeren Grafikanteil als noch vor wenigen Jahren. Hinzu kommt, dass viele Programme mit Animationen, Effekten und eingebetteten Videos etwa als Hilfe-Tutorials ausgestattet sind. Dies stellt eine hohe Herausforderung an RDP, zumal der Anteil anspruchsvoller Multimedia-Inhalte eher wachsen als schrumpfen wird. Kompression: Grundsätzlich komprimiert RDP zu übertragende Daten, um die Anforderungen an die Netzwerkbandbreite gering zu halten. Die Kompression betrifft in erster Linie Bilder und erfolgt verlustfrei. Damit ist sicher gestellt, dass die Darstellungsqualität der Bilder stets einwandfrei ist. Das Manko der verlustfreien Kompression liegt in der vergleichsweise geringen Kompressionsrate. Mit RDP 7 hat Microsoft erstmals einen verlustbehafteten Kompressions-Algorithmus eingeführt. Die Kompressionsrate ist jedoch eher gering und führt nur zu einer geringen Steigerung der Effizienz. Bildaufbau: Bei seiner Entwicklung wurde RDP auf langsame Wählverbindungen hin optimiert. Dabei erfolgt die Datenübertragung idealerweise in kleinen Paketen. Dadurch erscheint RDP leistungsfähiger, da Bilder schrittweise aufgebaut werden und erst nach und nach an Detailtiefe gewinnen. In Netzwerken mit hoher Bandbreite hingegen ist diese Methode des Bildaufbaus nicht sinnvoll, da sie in langsamerer und schlechterer Bilddarstellung resultiert. Anwendungskompatibilität: Bei der Entwicklung von RDP wurde auch berücksichtigt, dass sich Anwendungen, die rein für den lokalen Zugriff entwickelt wurden, ebenfalls über das Netzwerk zugänglich machen lassen. Dieses Austricksen der Anwendungen führt letztendlich aber auch zu Einbußen bei der User Experience. Typische Folgen der RDP-Restriktionen Aufgrund der vorbenannten Limitationen von RDP, mit denen sich viel Organisationen konfrontiert sehen, gibt es unterschiedliche Ansätze zur Lösung oder Umgehung dieser Probleme. Manche Unternehmen entscheiden sich ganz gegen den Einsatz von Virtualisierungstechnologien. Andere führen diese zwar ein, nutzen sie aber nur in geringem Umfang und treiben deren Ausbau nicht aktiv voran. Weitere Lösungsansätze sind die Investition in leistungsfähigere Netzwerkkomponenten und teure Standleitungen sowie die Einführung alternativer Remote-Display-Protokolle oder hardware-basierter RDP-Beschleuniger beides für gewöhnlich komplex und teuer.
RDP 7 Anspruch und Realität Gemeinsam mit Windows 7 und Windows Server 2008 R2 hat Microsoft eine neue Version des RDPProtokolls eingeführt. RDP 7 verspricht mehr Funktionen und eine höhere Leistungsfähigkeit. Unter anderem wurde eine verlustbehaftete Kompression zur effektiveren Komprimierung von Bilddateien integriert. Ebenfalls neu ist die Umleitungs-Funktion (Redirection) für Multimedia-Inhalte. Trotz der Verbesserungen bleiben nach wie vor einige Hürden, die es auch bei RDP 7 zu umschiffen gilt: Um in den Genuss der neuen Funktionen und verbesserten Performance zu kommen, ist als Host der Einsatz von Windows Server 2008 R2 zwingend erforderlich. Ältere Serversysteme lassen sich nur mit dem deutlich leistungsschwächeren RDP 6.x nutzen. Mit RDP 7 führt Microsoft eine stärkere, da verlustbehaftete Kompression von Bilddaten ein. Die Kompressionsstärke ist jedoch nach wie vor begrenzt, sodass bei WAN- und Mobilfunkverbindungen nach wie vor Verzögerungen beim Bildaufbau auftreten. Mithilfe der so genannten Multimedia Redirection verlagert RDP 7 die für die Darstellung von MultimediaInhalten erforderliche Rechenarbeit vom Server zum Client. Dieses Vorgehen reduziert die zu übertragende Datenmenge signifikant. In früheren Versionen von RDP wurden etwa Filme zuerst auf dem Server gerendert und dann als speicherintensive Bitmaps an die Clients übertragen. Weitere neue Funktionen in RDP 7 sind die vollständige Unterstützung der Aero-Oberfläche, Multimonitor-Support sowie verbesserte Multimedia- und Druckfunktionen. Je nach Anwendungsgebiet ist RDP 7 alternativen Protokollen weit überlegen. RemoteFX MultimediaBeschleuniger für das LAN Mit dem ersten Service-Pack (SP1) für Windows Server 2008 R2 führte Microsoft eine Erweiterung des RDPProtokolls namens RemoteFX ein. RemoteFX verbessert die Multimedia-Performance von virtualisierten Umgebungen, sodass RDP-Clients Windows Aero, Silverlight nutzen, Flash und Videos abspielen und 3DAnwendungen ausführen können. Der Einsatz von RemoteFX unterliegt aber gewissen Restriktionen. Zum Einen sieht Microsoft die Nutzung nur innerhalb eines LANs vor. Zum Anderen erfordert das Codieren und Decodieren von Multimedia-Inhalten entsprechend leistungsfähige Grafik-Chips auf Serverseite, die in den allerseltensten Fällen vorhanden sind. Eine weitere Einschränkung betrifft den Einsatz eines Hypervisors für VDI-Umgebungen. RemoteFX funktioniert derzeit nur zusammen mit Hyper-V und kann somit nicht mit VDILösungen genutzt werden, die einen anderen Hypervisor voraussetzen wie etwa VMware View oder Citrix Xen Server. Auch ist die Auswahl an Thin Clients, die eine RemoteFX-Unterstützung bieten, äußerst gering. Beschleunigung von WAN-Verbindungen Lösungen zur Beschleunigung von WAN-Verbindungen sind stets hardware-basierend. Sowohl auf Serverals auch meist auf Client-Seite ist die Implementierung spezieller Komponenten erforderlich. Die Kosten für solche Lösungen übersteigen mit etwa 80 bis 400 Euro pro Nutzer die Investition in ein reines SoftwareProdukt deutlich. Für die Anbindung mobiler Clients eignen sich Hardware-Beschleuniger gar nicht, da die Implementierung von Hardware bei Nutzer in diesem Fall nicht möglich ist. Weitere Stolpersteine beim Einsatz von WAN-Beschleunigern sind die Kompression und Verschlüsselung der Daten durch das RDPProtokoll. Dies führt dazu, dass die Accelerator-Hardware die Datenströme nicht cachen kann. Eine Abschaltung von Kompression und Verschlüsselung schafft nur bedingt Abhilfe, birgt aber Sicherheitsrisiken. Selbst wenn WAN-Beschleuniger eine positive Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Netzwerks und damit auf den Nutzerkomfort bei Remote-Desktop-Anwendungen haben, steht der hohe Kostenaufwand in keinem sinnvollen Verhältnis zum Ergebnis. NDM Remote Desktop Acceleration Hardware WAN-Beschleuniger Zentrale Niederlassung Home-Office - Mobile Arbeitsplätze - Zugriff vom Kunden aus -
Remote Desktop Acceleration von NetMan Desktop Manager 5 Bei der Remote Desktop Acceleration von NetMan Desktop Manager 5 (NDM RDA) handelt es sich um eine innovative Software-Lösung, die RDP messbar beschleunigt und zu einem leistungsfähigen Protokoll mit kürzesten Antwortzeiten und schnellstem Bildschirmaufbau macht. Dank der Reduzierung der Bandbreitenbeanspruchung um bis zu Faktor 25 steigern Unternehmen mit der NDM RDA den Nutzerkomfort ihrer Remote-Desktop-Anwendungen signifikant. Der enorme Geschwindigkeitszuwachs gegenüber nativem RDP resultiert aus der äußerst effizienten Kompression von Bilddaten. Durch die Reduzierung der Dateigröße von Bildern, PDF-Dokumenten, Powerpoint-Präsentationen sowie Flash- und anderen Videos um bis zu 96 % erfolgt die Datenübertragung bis zu 10-25x schneller als bei Standard-RDP. Die NDM RDA kann in Strukturen mit Remote Desktop Services und virtualisierten Anwendungen eingesetzt werden. Der RDP Acceleration Client ist zu allen Windows Versionen ab Windows XP kompatibel. Diverse Thin Clients auf Linux-Basis werden ebenfalls unterstützt. Android- und ios- Geräte können ebenfalls angebunden werden. Anwendungsbeispiele für die NDM RDA In folgenden Fällen profitieren Unternehmen vom Einsatz der NDM RDA Die Remote Desktop Acceleration bringt Unternehmen in allen Terminalserver-Umgebungen Vorteile, wo die RDP-Performance zu Lasten der User Experience geht. Ihre größten Vorteile spielt die NDM RDA besonders bei langsamen und schmalbandigen Netzwerkverbindungen aus, etwa WAN-Leitungen, Mobilfunkverbindungen oder stark überlastete LANs. Eine Mindestanforderung an die Bandbreite einer Netzwerkverbindung stellt die Remote Desktop Acceleration nicht. Im Gegenteil: Je langsamer die Verbindung desto höher der Performance-Zuwachs gegenüber Standard-RDP. ŸÜberlastete LANs und WLANs ŸRemote-Anbindung von Niederlassungen und Heimarbeitern über WAN-Verbindungen ŸWindows Anwendungen über ASPs und Desktop as a Service (DaaS) ŸLangsame Netzwerkverbindungen mit hohen Latenzzeiten wie etwa Modem-, Mobilfunk-, WLAN-Hot- Spot- und Interkontinental-Verbindungen ŸGrafiklastige Anwendungen, Lern- und Trainingsapplikationen mit Remote-Zugriff Die KompressionsTechnik der NDM Remote Desktop Acceleration Die Übertragung von Bildschirminhalten in virtualisierten Umgebungen arbeitet bis heute sehr ineffizient. Das Kernproblem besteht darin, dass Terminalserver die auf dem Server entstehenden Datenströme in bandbreiten-intensive Bilder umwandeln und diese in Form kleiner Pakete an die Endgeräte übermitteln. Genau hier setzt die NDM Remote Desktop Acceleration an und komprimiert die Bilddaten erheblich stärker als Standard-RDP. Hinzu kommt, dass der RDP Accelerator mithilfe der so genannten Packet-Shaping Technologie Bilder nicht in einzelnen Paketen, sondern vollständig überträgt. Somit geht der Bildschirmaufbau schneller vonstatten und erscheint trotz hoher Latenzzeiten sehr flüssig. Der RDP Accelerator basiert auf drei Techniken: Kompression: Die NDM Remote Desktop Acceleration nutzt eine intelligente Kompression des gesamten RDPDatenstroms und erreicht im Idealfall eine Reduzierung der zu übertragenden Daten um den Faktor 25. Beschleunigung:
Mithilfe der Packet Shaping Technologie wird der RDP-Datenstrom deutlich effizienter und damit schneller über das Netzwerk übertragen. Intelligenter Bildaufbau: RDP überträgt Bildschirmseiten als einzelne, kleine Pakete und setzt diese am Client zu einem Gesamtbild zusammen. Bei langsamen Verbindungen baut sich der Bildschirminhalt bei dieser Vorgehensweise nur schrittweise auf. Die NDM Remote Desktop Acceleration hingegen überträgt wenn möglich stets ganze Bildschirmseiten auf einmal. Dies führt zwar nicht zu einer Beschleunigung von RDP an sich, trägt aber zu einer besseren User Experience bei. Alleinstellungsmerkmale der NDM Remote Desktop Acceleration ŸNDM RDA ist eine reine Software-Lösung zur Kompression des RDP-Protokolls und erfordert keine zusätzliche Hardware weder auf Server- noch auf Client-Seite. ŸNDM RDA gewährleistet maximale Flexibilität auf der Client-Seite. Es können alle Verbindungsarten wie LAN, WAN und Mobilfunk genutzt werden. ŸIm Vergleich zu hardware-basierten Lösungen ist NDM RDA deutlich kostengünstiger bei gleichzeitig sehr hoher RDP-Performance. Fazit Der Nutzerkomfort ist beim Einsatz von Remote Desktop und Terminalserver-Lösungen eines der wichtigsten Kriterien. Nur wenn die User Experience auf dem Niveau klassischer PCs liegt, können kritische Geschäftsprozesse schnell und effizient bearbeitet werden. Zudem steigt die Produktivität der Mitarbeiter, wenn sie sich im Umgang mit ihrem Endgerät wohl fühlen. Als Quasi-Standard für die Übertragung von Bildschirminhalten in virtualisierten Umgebungen zeigt RDP leider spezifische Schwächen, die den Nutzerkomfort nachhaltig beeinträchtigen können. Unternehmen sollten aber deswegen nicht auf den Einsatz modernster Technologien verzichten, sondern vielmehr in eine leistungsfähige Optimierung von RDP investieren, um den Anwendern den maximalen Arbeitskomfort zu ermöglichen. Bei der Auswahl einer entsprechenden Lösung sollten Unternehmen darauf achten, keine kostenintensiven, hardware-basierten Maßnahmen zur Optimierung der Netzwerkverbindungen zu implementieren, zumal solche Lösungen immer nur dann Erfolg zeigen, wenn auch die Arbeitsplätze mit der entsprechenden Technik ausgerüstet sind. Mobile Mitarbeiter und häufig wechselnde Außenstandorte bleiben hierbei meist unberücksichtigt. Kostengünstiger und effizienter sind reine Software-Lösungen, die direkten Einfluss auf RDP nehmen und mit starker Kompression und intelligentem Packet Shaping für eine signifikante Beschleunigung sorgen auch und gerade bei der Nutzung langsamer WAN- und Mobilfunkverbindungen.