CN117555829B - 一种实现usb设备网络共享的usb重定向系统及方法 - Google Patents

一种实现usb设备网络共享的usb重定向系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及USB重定向技术领域，具体涉及一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统及方法，包括以下模块：USB重定向启动模块：在USB设备连接到客户端时，自动启动客户端上的USB重定向；设备类型侦测模块：侦测所连接USB设备的类型；动态传输优化模块：实施基于设备类型和网络条件的动态优化算法，智能调整数据传输策略；服务器端接收模块：在服务器端启动USB重定向，接收客户端发送的压缩数据；虚拟机数据传输模块：将解压后的数据传送给虚拟机；智能故障诊断与恢复模块：用于实时监控整个USB重定向系统的运行状态。本发明，针对数据同步失效，通过实时监控和数据分析，能够快速定位问题源，并自动启动恢复流程，从而最大限度地减少系统停机时间。

Description

一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统及方法
技术领域
本发明涉及USB重定向技术领域，尤其涉及一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统及方法。
背景技术
USB重定向技术是现代计算环境中的关键组成部分，它使得个人计算机和服务器可以通过网络共享和访问USB设备。这项技术的核心在于允许USB设备的功能在网络上被重定向或扩展，从而实现远程访问和控制。尽管USB重定向技术提供了便利性和灵活性，但传统的实现方法在高效性和可靠性方面存在一些局限性：
效率与稳定性问题：在处理不同类型的USB设备和变化的网络条件时，传统的USB重定向技术常常未能优化数据传输效率和稳定性，尤其是在网络带宽受限或拥堵的情况下。
延迟与响应问题：对于延迟敏感的设备(如键盘和鼠标)，传统的重定向技术往往无法提供足够低的延迟和快速的响应，从而影响用户的操作体验。
故障处理能力：在出现数据同步失效或其他类型的系统故障时，传统的USB重定向解决方案常常缺乏有效的自动故障诊断和恢复机制，导致系统恢复过程变得复杂且耗时。
针对这些问题，开发一个先进的USB重定向系统变得至关重要。这个系统需要能够有效地管理不同类型的USB设备，优化在各种网络条件下的数据传输，同时提供强大的故障诊断与恢复功能，以及确保数据的一致性和安全性。通过这种方式，USB重定向技术不仅能够满足基本的设备共享需求，还能提高整体的系统性能和用户满意度。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统及方法。
一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，包括以下模块：
USB重定向启动模块：在USB设备连接到客户端时，自动启动客户端上的USB重定向；
设备类型侦测模块：侦测所连接USB设备的类型，并根据该类型对USB设备上的数据进行压缩处理；
动态传输优化模块：实施基于设备类型和网络条件的动态优化算法，智能调整数据传输策略，提高传输效率和降低网络拥塞，进而通过客户端的USB重定向模块将压缩后的数据传输给服务器；
服务器端接收模块：在服务器端启动USB重定向，接收客户端发送的压缩数据，并对接收到的压缩数据进行解压处理；
虚拟机数据传输模块：将解压后的数据传送给虚拟机，供用户操作；
智能故障诊断与恢复模块：用于实时监控整个USB重定向系统的运行状态，智能识别并诊断数据同步失效故障，并自动实施恢复措施以保证系统的连续运行和数据的完整性。
进一步的，所述USB重定向启动模块还包括：
设备识别子模块，用于即时识别接入的USB设备类型，并收集相关的设备信息，相关设备信息包括制造商ID、产品ID、设备类别；
启动检测子模块，用于监测与USB设备相关的系统资源变化，确保在设备接入时系统资源可支持USB重定向的启动和运行；
集成配置管理子模块，允许用户或管理员预设USB重定向的参数和规则，包括指定类型的USB设备在连接时是否自动启动重定向。
进一步的，所述设备类型侦测模块用于在USB设备连接到客户端时，即时识别并分类USB设备的类型，类型包括存储设备、输入设备、通讯设备，设备类型侦测模块具体包括：
识别算法，该识别算法依据标准USB设备类别进行识别，能够在USB设备接入时实时分析通讯协议和数据传输模式，为后续的数据压缩处理提供信息。
还具备与安全检查子模块的接口，提供设备类型信息以协助进行安全风险评估，确保连接的设备不会对系统造成安全威胁。
进一步的，所述动态传输优化模块包括一个数据处理框架，该数据处理框架设计用于根据不同类型的USB设备和变化的网络条件动态调整数据传输策略；
对于不同类型的USB设备，所述数据处理框架实施的数据流处理逻辑。包括：
对于数据密集型的存储设备，优化数据传输策略以减少网络拥塞，设计一个智能调度单元，该单元根据网络的实时带宽使用情况调整数据传输时间，在网络负载较低的时段，进行大量数据传输，将大型数据分成多个小块，并采用基于TCP窗口调整的流控制机制，来适应网络的当前状态，实施优先级队列，确保紧急数据优先传输，而非紧急数据延后或在网络空闲时传输；
对于延迟敏感的输入设备，调整策略以减少延迟，为来自延迟敏感的输入设备的数据流设置高优先级，确保在网络上传输时获得优先权，使用轻量级的传输协议，减少数据包头的大小，降低处理时间，设计一条快速路径，处理延迟敏感的数据，减少了数据在网络中的跳数和处理节点，进行预测式输入处理，使用机器学习算法预测用户输入模式，提前准备和优化数据的处理和传输过程，减少感知到的延迟；
模块包含一个实时网络分析子系统，能够持续监测网络带宽利用率、延迟和丢包率参数，基于该参数，调整数据压缩等级和传输频率，以适应网络带宽的变化。
进一步的，所述预测式输入处理基于改进LSTM(长短期记忆网络)算法模型，将特定的设备特征集成到改进LSTM算法模型中，设备特征包括按键频率、按键持续时间、鼠标移动速度和加速度；
改进LSTM算法模型专为处理来自USB输入设备的数据设计，考虑数据传输的时间间隔不一致和延迟敏感的特点，引入时间间隔因子、动态调整细胞状态和优化输出门响应的机制，处理输入数据，
改进LSTM算法模型在遗忘门和输入门中引入时间间隔因子Δt，时间间隔因子使得改进LSTM算法模型能够根据输入事件之间的时间间隔动态调整其对历史信息的保留或忘记；
通过改进细胞状态更新公式更快地适应新的输入信息，优化的输出门计算公式能够加强当前输入和细胞状态对最终输出的影响。
进一步的，所述改进LSTM算法模型如下：
引入时间间隔因子，改进的遗忘门和输入门计算公式：
ft＝σ(Wf·[ht-1，xt]+bf+αfΔt)；
it＝σ(Wi·[ht-1，xt]+bi+αiΔt)；
其中，Wf是遗忘门的权重矩阵，控制从上一个隐藏状态ht-1和当前输入xt到遗忘门的信息流，bf是遗忘门的偏置项，调整遗忘门的激活水平，αf是与时间间隔相关的调整参数，用于根据输入事件之间的时间间隔Δt调整遗忘门的激活程度，Wi是输入门的权重矩阵，控制信息流进入细胞状态，bi是输入门的偏置项，αi是与时间间隔相关的调整参数，用于根据Δt调整输入门的激活程度；
动态调整细胞状态：改进的细胞状态更新公式： 其中，β(Δt)是一个基于时间间隔的调节函数，用于调整细胞状态的更新速度；
优化输出门响应：改进的输出门计算公式：
ot＝σ(Wo·[ht-1，xt]+bo+γ·tanh(Ct))；其中，Wo是输出门的权重矩阵，bo是输出门的偏置项，γ是调整参数，用于增强或减弱细胞状态对输出门的影响，优化输出门的响应速度，σ是sigmoid函数，用于将输入值映射到(0，1)区间，用于控制门结构的打开程度，tanh是双曲正切函数，将输入值映射到(-1，1)区间，用于创建丰富数据表示。
进一步的，所述智能故障诊断与恢复模块具体包括：
实时数据监控与分析机制：监控USB设备的数据传输状态、时间戳信息和网络通讯状况，实时检测数据同步过程中出现的异常，使用异常点检测，识别数据流中的不一致和潜在的同步问题，收集来自USB设备的数据流，包括数据包的大小、时间戳、传输速率，对收集的数据进行预处理，将数据流视为时间序列数据，利用时间序列分析方法识别数据流中的基本模式和趋势，基于历史数据建立正常数据传输的模型，以识别偏离该模型的异常点，使用基于标准偏差的统计方法识别在数据流中显著偏离平均值的点；
分布式故障恢复策略：在数据同步失效的情况下，首先尝试从网络中其他节点的备份数据中恢复丢失或损坏的数据，实施分布式数据修复协议，允许各个节点协同工作，共享备份信息；
智能冲突解决与协调机制：当多个客户端同时访问同一USB设备时，根据每个客户端的历史访问模式和优先级自动调整访问权限和顺序，采用基于优先级和访问频率的动态调度算法，以减少访问冲突并保持数据的一致性。
进一步的，所述分布式故障恢复策略具体包括：
实施定期的数据备份机制，每个节点定期将连接的USB设备数据备份到本地存储，该备份数据包括重要的文件、配置信息以及系统状态，将备份数据存储在网络中的多个节点上，以避免单点故障导致的数据丢失，采用加密和数据分片技术存储，当检测到数据同步失效时，启动故障检测机制以确定故障点和影响范围；
确认数据丢失或损坏后，启动分布式数据修复协议，该协议通过网络向其他节点发送数据恢复请求，要求其他节点提供备份数据，其他节点接收到恢复请求后，检查本地备份数据，并将所需的备份数据发送给请求节点，若备份数据分布在多个节点上，多个节点协同工作，将各自的数据片段发送给请求节点；
请求节点收集来自各个节点的数据片段，并重建丢失或损坏的数据，恢复后的数据进行完整性和一致性验证，以确保数据恢复的准确性。
进一步的，所述智能冲突解决与协调机制具体包括：
评估每个客户端的优先级和访问频率，优先级根据客户端的类型、角色或之前的使用模式确定，访问频率基于客户端过去对USB设备的访问记录计算得出，频繁访问的客户端赋予的优先级排序靠前；
维护一个动态优先队列，其中每个客户端根据其优先级和访问频率分配一个位置，当新的访问请求到来时，根据该队列决定访问顺序，在多个客户端同时请求访问时，首先响应优先队列中排名最高的客户端，其他客户端的请求将暂时搁置，直到当前的访问操作完成。
一种实现USB设备网络共享的USB重定向方法，包括以下步骤：
S1：当USB设备连接到客户端时，自动启动USB重定向过程，建立设备与客户端之间的连接，系统检测并识别连接的USB设备类型；
S2：根据侦测到的USB设备类型，对设备上的数据进行压缩处理，以优化数据传输过程；
S3：基于当前网络条件和设备类型，动态调整数据传输策略，包括调整数据压缩级别和传输频率；
S4：将压缩后的数据通过客户端的USB重定向模块传输给服务器，在服务器端接收压缩数据，并进行解压处理，准备后续的数据操作和访问，将解压后的数据转发到虚拟机，使用户能够通过远程桌面对该数据进行操作；
S5：实时监控USB重定向过程中的运行状态，智能识别潜在的故障，并在检测到故障时自动采取恢复措施。
本发明的有益效果：
本发明，动态传输优化模块通过智能分析USB设备类型和网络条件，有效地调整数据传输策略，它能够根据网络带宽的变化和设备的特定需求，优化数据传输过程，从而显著提高了数据传输的效率和稳定性，对于延迟敏感的设备如键盘和鼠标，该模块能够确保快速响应，减少用户操作的延迟，这是通过优化数据包的传输顺序和采用轻量级的通信协议实现的，从而提升了整体的用户体验。
本发明，智能故障诊断与恢复模块能够及时检测和诊断系统中的故障，如数据同步失效，通过实时监控和数据分析，它能够快速定位问题源，并自动启动恢复流程，从而最大限度地减少系统停机时间，该模块通过分布式故障恢复策略和智能冲突解决机制，保证了数据的一致性和安全性，在多客户端环境中，它能够有效管理数据访问请求，防止数据冲突和损坏，确保系统数据的完整性。
本发明，集成了动态传输优化模块和智能故障诊断与恢复模块的USB重定向系统，展示了高度的可靠性和鲁棒性，这两个模块的协同工作确保了在不同网络条件和各种潜在故障情况下，系统仍能维持高效和稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的重定向系统功能模块示意图；
图2为本发明实施例的重定向方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示，一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，包括以下模块：
USB重定向启动模块：在USB设备连接到客户端时，自动启动客户端上的USB重定向；
设备类型侦测模块：侦测所连接USB设备的类型，并根据该类型对USB设备上的数据进行压缩处理；
动态传输优化模块：实施基于设备类型和网络条件的动态优化算法，智能调整数据传输策略，提高传输效率和降低网络拥塞，进而通过客户端的USB重定向模块将压缩后的数据传输给服务器；
服务器端接收模块：在服务器端启动USB重定向，接收客户端发送的压缩数据，并对接收到的压缩数据进行解压处理；
虚拟机数据传输模块：将解压后的数据传送给虚拟机，供用户操作；
智能故障诊断与恢复模块：用于实时监控整个USB重定向系统的运行状态，智能识别并诊断数据同步失效故障，并自动实施恢复措施以保证系统的连续运行和数据的完整性。
USB重定向启动模块还包括：
设备识别子模块，用于即时识别接入的USB设备类型(如存储设备、输入设备、通信设备等)，并收集相关的设备信息，相关设备信息包括制造商ID、产品ID、设备类别；
启动检测子模块，用于监测与USB设备相关的系统资源变化，确保在设备接入时系统资源可支持USB重定向的启动和运行；
集成配置管理子模块，允许用户或管理员预设USB重定向的参数和规则，包括指定类型的USB设备在连接时是否自动启动重定向；
具备与动态传输优化模块的交互能力，根据当前网络条件和设备类型调整USB重定向的启动和运行参数，以优化数据传输效率。
上述内容进一步明确USB重定向启动模块在整个系统中的核心作用和技术细节，强调其在自动识别、安全检查、资源监测和配置管理方面的创新性和实用性。这样的详细描述有助于增强专利申请的全面性和专业性。
设备类型侦测模块用于在USB设备连接到客户端时，即时识别并分类USB设备的类型，类型包括存储设备、输入设备、通讯设备，设备类型侦测模块具体包括：
识别算法，该识别算法依据标准USB设备类别进行识别，能够在USB设备接入时实时分析通讯协议和数据传输模式，为后续的数据压缩处理提供信息；该识别算法基于机器学习技术，通过训练数据集，学习识别不同设备的特征，识别算法从设备的硬件标识符(如制造商ID、产品ID)和设备描述信息中提取特征，这些特征用于帮助算法区分不同类型的设备，对于一些特殊设备，算法可能需要对USB通信协议的信号模式进行分析，以便更准确地识别设备类别。
还具备与安全检查子模块的接口，提供设备类型信息以协助进行安全风险评估，确保连接的设备不会对系统造成安全威胁。
动态传输优化模块包括一个数据处理框架，该数据处理框架设计用于根据不同类型的USB设备和变化的网络条件动态调整数据传输策略；
对于不同类型的USB设备，数据处理框架实施数据流处理逻辑。包括：
对于数据密集型的存储设备，优化数据传输策略以减少网络拥塞，设计一个智能调度单元，该单元根据网络的实时带宽使用情况调整数据传输时间，在网络负载较低的时段，进行大量数据传输，将大型数据分成多个小块，并采用基于TCP窗口调整的流控制机制，来适应网络的当前状态，实施优先级队列，确保紧急数据优先传输，而非紧急数据延后或在网络空闲时传输；
对于延迟敏感的输入设备(如USB键盘、鼠标)，调整策略以减少延迟，为来自延迟敏感的输入设备的数据流设置高优先级，确保在网络上传输时获得优先权，使用轻量级的传输协议，减少数据包头的大小，降低处理时间，设计一条快速路径，处理延迟敏感的数据，减少了数据在网络中的跳数和处理节点，进行预测式输入处理，使用机器学习算法预测用户输入模式，提前准备和优化数据的处理和传输过程，减少感知到的延迟；
模块包含一个实时网络分析子系统，能够持续监测网络带宽利用率、延迟和丢包率参数，基于该参数，调整数据压缩等级和传输频率，以适应网络带宽的变化；
上述内容强调了动态传输优化模块在处理不同USB设备类型和适应变化网络条件方面的创新和灵活性。通过详细描述模块如何根据设备类型和网络状况智能调整其策略，该从权要求突出了系统在高效性和适应性方面的优势。
预测式输入处理基于改进LSTM(长短期记忆网络)算法模型，将特定的设备特征集成到改进LSTM算法模型中，设备特征包括按键频率、按键持续时间、鼠标移动速度和加速度；
改进LSTM算法模型专为处理来自USB输入设备的数据设计，考虑数据传输的时间间隔不一致和延迟敏感的特点，引入时间间隔因子、动态调整细胞状态和优化输出门响应的机制，处理输入数据，
改进LSTM算法模型在遗忘门和输入门中引入时间间隔因子Δt，时间间隔因子使得改进LSTM算法模型能够根据输入事件之间的时间间隔动态调整其对历史信息的保留或忘记；
通过改进细胞状态更新公式更快地适应新的输入信息，优化的输出门计算公式能够加强当前输入和细胞状态对最终输出的影响；
通过这些改进，LSTM网络不仅能够更好地处理USB输入设备的特定数据特征，而且能够提供更快速和精确的预测性能。这些特性使得改进的LSTM算法特别适合于需要快速响应和高准确性的应用场景，如实时输入设备的数据处理和预测。
改进LSTM算法模型如下：
引入时间间隔因子：考虑到USB输入设备的数据可能具有不规则的时间间隔，改进的遗忘门和输入门计算公式：
ft＝σ(Wf·[ht-1，xt]+bf+αfΔt)；；
it＝σ(Wi·[ht-1，xt]+bi+αiΔt)；
其中，Wf是遗忘门的权重矩阵，控制从上一个隐藏状态ht-1和当前输入xt到遗忘门的信息流，bf是遗忘门的偏置项，调整遗忘门的激活水平，αf是与时间间隔相关的调整参数，用于根据输入事件之间的时间间隔Δt调整遗忘门的激活程度，Wi是输入门的权重矩阵，控制信息流进入细胞状态，bi是输入门的偏置项，αi是与时间间隔相关的调整参数，用于根据Δt调整输入门的激活程度；
动态调整细胞状态：为了快速响应输入设备的变化，可以对细胞状态的更新方式进行改进，使其更加依赖于当前的输入和时间间隔。改进的细胞状态更新公式：其中，β(Δt)是一个基于时间间隔的调节函数，用于调整细胞状态的更新速度；
优化输出门响应：优化输出门以更快地反映最新的输入信息，特别是对于延迟敏感的设备，改进的输出门计算公式：
ot＝σ(Wo·[ht-1，xt]+bo+γ·tanh(Ct))；其中，Wo是输出门的权重矩阵，bo是输出门的偏置项，γ是调整参数，用于增强或减弱细胞状态对输出门的影响，优化输出门的响应速度，σ是sigmoid函数，用于将输入值映射到(0，1)区间，用于控制门结构的打开程度，tanh是双曲正切函数，将输入值映射到(-1，1)区间，用于创建丰富数据表示。
智能故障诊断与恢复模块具体包括：
实时数据监控与分析机制：监控USB设备的数据传输状态、时间戳信息和网络通讯状况，实时检测数据同步过程中出现的异常，使用异常点检测，识别数据流中的不一致和潜在的同步问题，收集来自USB设备的数据流，包括数据包的大小、时间戳、传输速率，对收集的数据进行预处理，将数据流视为时间序列数据，利用时间序列分析方法识别数据流中的基本模式和趋势，基于历史数据建立正常数据传输的模型，以识别偏离该模型的异常点，使用基于标准偏差的统计方法识别在数据流中显著偏离平均值的点；
分布式故障恢复策略：在数据同步失效的情况下，首先尝试从网络中其他节点的备份数据中恢复丢失或损坏的数据，实施分布式数据修复协议，允许各个节点协同工作，共享备份信息；
智能冲突解决与协调机制：当多个客户端同时访问同一USB设备时，根据每个客户端的历史访问模式和优先级自动调整访问权限和顺序，采用基于优先级和访问频率的动态调度算法，以减少访问冲突并保持数据的一致性。
分布式故障恢复策略具体包括：
实施定期的数据备份机制，每个节点定期将连接的USB设备数据备份到本地存储，该备份数据包括重要的文件、配置信息以及系统状态，将备份数据存储在网络中的多个节点上，以避免单点故障导致的数据丢失，采用加密和数据分片技术存储，当检测到数据同步失效(如由于网络故障、硬件故障或软件错误)时，启动故障检测机制以确定故障点和影响范围；
确认数据丢失或损坏后，启动分布式数据修复协议，该协议通过网络向其他节点发送数据恢复请求，要求其他节点提供备份数据，其他节点接收到恢复请求后，检查本地备份数据，并将所需的备份数据发送给请求节点，若备份数据分布在多个节点上，多个节点协同工作，将各自的数据片段发送给请求节点；
请求节点收集来自各个节点的数据片段，并重建丢失或损坏的数据，恢复后的数据进行完整性和一致性验证，以确保数据恢复的准确性。
数据恢复完成后，系统更新其状态，记录恢复操作的详细信息，包括参与恢复的节点、恢复时间和恢复的数据详情，系统还可以基于恢复操作的结果更新其故障预防策略，以减少未来的故障风险。
通过这种分布式故障恢复策略，USB重定向系统能够有效地应对数据同步失效的问题，确保数据的可靠性和系统的高可用性。此外，该策略还增加了系统对于故障的弹性，提高了整体的数据安全性和恢复效率。
智能冲突解决与协调机制具体包括：
评估每个客户端的优先级和访问频率，优先级根据客户端的类型、角色或之前的使用模式确定，访问频率基于客户端过去对USB设备的访问记录计算得出，频繁访问的客户端赋予的优先级排序靠前；
维护一个动态优先队列，其中每个客户端根据其优先级和访问频率分配一个位置，当新的访问请求到来时，根据该队列决定访问顺序，在多个客户端同时请求访问时，首先响应优先队列中排名最高的客户端，其他客户端的请求将暂时搁置，直到当前的访问操作完成；
系统不断监控访问模式和响应时间，以优化调度策略，例如，如果一个低优先级客户端频繁被阻塞，系统可能会动态调整其优先级，尽管优先级和访问频率是主要考虑因素，系统也会确保公平性，避免长时间阻塞低优先级的客户端。
通过这种基于优先级和访问频率的动态调度算法，USB重定向系统能够有效管理多个客户端对同一USB设备的访问请求，减少冲突，保持数据的一致性和系统的高效运行。
如图2所示，一种实现USB设备网络共享的USB重定向方法，包括以下步骤：
S1：当USB设备连接到客户端时，自动启动USB重定向过程，建立设备与客户端之间的连接，系统检测并识别连接的USB设备类型；
S2：根据侦测到的USB设备类型，对设备上的数据进行压缩处理，以优化数据传输过程；
S3：基于当前网络条件和设备类型，动态调整数据传输策略，包括调整数据压缩级别和传输频率；
S4：将压缩后的数据通过客户端的USB重定向模块传输给服务器，在服务器端接收压缩数据，并进行解压处理，准备后续的数据操作和访问，将解压后的数据转发到虚拟机，使用户能够通过远程桌面对该数据进行操作；
S5：实时监控USB重定向过程中的运行状态，智能识别潜在的故障，并在检测到故障时自动采取恢复措施。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，其特征在于，包括以下模块：
USB重定向启动模块：在USB设备连接到客户端时，自动启动客户端上的USB重定向；
设备类型侦测模块：侦测所连接USB设备的类型，并根据该类型对USB设备上的数据进行压缩处理；
动态传输优化模块：实施基于设备类型和网络条件的动态优化算法，智能调整数据传输策略，提高传输效率和降低网络拥塞，进而通过客户端的USB重定向模块将压缩后的数据传输给服务器，所述动态传输优化模块包括一个数据处理框架，该数据处理框架设计用于根据不同类型的USB设备和变化的网络条件动态调整数据传输策略；
对于不同类型的USB设备，所述数据处理框架实施数据流处理逻辑，包括：
对于数据密集型的存储设备，优化数据传输策略以减少网络拥塞，设计一个智能调度单元，该单元根据网络的实时带宽使用情况调整数据传输时间，在网络负载较低的时段，进行大量数据传输，将大型数据分成多个小块，并采用基于TCP窗口调整的流控制机制，来适应网络的当前状态，实施优先级队列，确保紧急数据优先传输，而非紧急数据延后或在网络空闲时传输；
对于延迟敏感的输入设备，调整策略以减少延迟，为来自延迟敏感的输入设备的数据流设置高优先级，确保在网络上传输时获得优先权，使用轻量级的传输协议，减少数据包头的大小，降低处理时间，设计一条快速路径，处理延迟敏感的数据，减少了数据在网络中的跳数和处理节点，进行预测式输入处理，使用机器学习算法预测用户输入模式，提前准备和优化数据的处理和传输过程，减少感知到的延迟；
模块包含一个实时网络分析子系统，能够持续监测网络带宽利用率、延迟和丢包率参数，基于该参数，调整数据压缩等级和传输频率，以适应网络带宽的变化，所述预测式输入处理基于改进LSTM算法模型，将设备特征集成到改进LSTM算法模型中，设备特征包括按键频率、按键持续时间、鼠标移动速度和加速度；
改进LSTM算法模型专为处理来自USB输入设备的数据设计，考虑数据传输的时间间隔不一致和延迟敏感的特点，引入时间间隔因子、动态调整细胞状态和优化输出门响应的机制，处理输入数据，
改进LSTM算法模型在遗忘门和输入门中引入时间间隔因子Δt，时间间隔因子使得改进LSTM算法模型能够根据输入事件之间的时间间隔动态调整其对历史信息的保留或忘记；
通过改进细胞状态更新公式更快地适应新的输入信息，优化的输出门计算公式能够加强当前输入和细胞状态对最终输出的影响；
所述改进LSTM算法模型如下：
引入时间间隔因子，改进的遗忘门和输入门计算公式：
ft＝σ(Wf·[ht-1，xt]+bf+αfΔt)；
it＝σ(Wi·[ht-1，xt]+bi+αiΔt)；
其中，Wf是遗忘门的权重矩阵，控制从上一个隐藏状态ht-1和当前输入xt到遗忘门的信息流，bf是遗忘门的偏置项，调整遗忘门的激活水平，αf是与时间间隔相关的调整参数，用于根据输入事件之间的时间间隔Δt调整遗忘门的激活程度，Wi是输入门的权重矩阵，控制信息流进入细胞状态，bi是输入门的偏置项，αi是与时间间隔相关的调整参数，用于根据Δt调整输入门的激活程度；
动态调整细胞状态，改进的细胞状态更新公式： 其中，β(Δt)是一个基于时间间隔的调节函数，用于调整细胞状态的更新速度；
优化输出门响应，改进的输出门计算公式：
ot＝σ(Wo·[ht-1，xt]+bo+γ·tanh(Ct))；其中，Wo是输出门的权重矩阵，bo是输出门的偏置项，γ是调整参数，用于增强或减弱细胞状态对输出门的影响，优化输出门的响应速度，σ是sigmoid函数，用于将输入值映射到(0，1)区间，用于控制门结构的打开程度，tanh是双曲正切函数，将输入值映射到(-1，1)区间，用于创建丰富数据表示；
服务器端接收模块：在服务器端启动USB重定向，接收客户端发送的压缩数据，并对接收到的压缩数据进行解压处理；
虚拟机数据传输模块：将解压后的数据传送给虚拟机，供用户操作；
智能故障诊断与恢复模块：用于实时监控整个USB重定向系统的运行状态，智能识别并诊断数据同步失效故障，并自动实施恢复措施以保证系统的连续运行和数据的完整性。
2.根据权利要求1所述的一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，其特征在于，所述USB重定向启动模块还包括：
设备识别子模块，用于即时识别接入的USB设备类型，并收集相关的设备信息，相关设备信息包括制造商ID、产品ID、设备类别；
启动检测子模块，用于监测与USB设备相关的系统资源变化，确保在设备接入时系统资源可支持USB重定向的启动和运行；
集成配置管理子模块，允许用户或管理员预设USB重定向的参数和规则，包括指定类型的USB设备在连接时是否自动启动重定向。
3.根据权利要求2所述的一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，其特征在于，所述设备类型侦测模块用于在USB设备连接到客户端时，即时识别并分类USB设备的类型，类型包括存储设备、输入设备、通讯设备，设备类型侦测模块具体包括：
识别算法，该识别算法依据标准USB设备类别进行识别，能够在USB设备接入时实时分析通讯协议和数据传输模式，为后续的数据压缩处理提供信息；
还具备与安全检查子模块的接口，提供设备类型信息以协助进行安全风险评估，确保连接的设备不会对系统造成安全威胁。
4.根据权利要求3所述的一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，其特征在于，所述智能故障诊断与恢复模块具体包括：
实时数据监控与分析机制：监控USB设备的数据传输状态、时间戳信息和网络通讯状况，实时检测数据同步过程中出现的异常，使用异常点检测，识别数据流中的不一致和潜在的同步问题，收集来自USB设备的数据流，包括数据包的大小、时间戳、传输速率，对收集的数据进行预处理，将数据流视为时间序列数据，利用时间序列分析方法识别数据流中的基本模式和趋势，基于历史数据建立正常数据传输的模型，以识别偏离该模型的异常点，使用基于标准偏差的统计方法识别在数据流中显著偏离平均值的点；
分布式故障恢复策略：在数据同步失效的情况下，首先尝试从网络中其他节点的备份数据中恢复丢失或损坏的数据，实施分布式数据修复协议，允许各个节点协同工作，共享备份信息；
智能冲突解决与协调机制：当多个客户端同时访问同一USB设备时，根据每个客户端的历史访问模式和优先级自动调整访问权限和顺序，采用基于优先级和访问频率的动态调度算法，以减少访问冲突并保持数据的一致性。
5.根据权利要求4所述的一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，其特征在于，所述分布式故障恢复策略具体包括：
实施定期的数据备份机制，每个节点定期将连接的USB设备数据备份到本地存储，该备份数据包括重要的文件、配置信息以及系统状态，将备份数据存储在网络中的多个节点上，以避免单点故障导致的数据丢失，采用加密和数据分片技术存储，当检测到数据同步失效时，启动故障检测机制以确定故障点和影响范围；
确认数据丢失或损坏后，启动分布式数据修复协议，该协议通过网络向其他节点发送数据恢复请求，要求其他节点提供备份数据，其他节点接收到恢复请求后，检查本地备份数据，并将所需的备份数据发送给请求节点，若备份数据分布在多个节点上，多个节点协同工作，将各自的数据片段发送给请求节点；
请求节点收集来自各个节点的数据片段，并重建丢失或损坏的数据，恢复后的数据进行完整性和一致性验证，以确保数据恢复的准确性。
6.根据权利要求5所述的一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统，其特征在于，所述智能冲突解决与协调机制具体包括：
评估每个客户端的优先级和访问频率，优先级根据客户端的类型、角色或之前的使用模式确定，访问频率基于客户端过去对USB设备的访问记录计算得出，频繁访问的客户端赋予的优先级排序靠前；
维护一个动态优先队列，其中每个客户端根据其优先级和访问频率分配一个位置，当新的访问请求到来时，根据该队列决定访问顺序，在多个客户端同时请求访问时，首先响应优先队列中排名最高的客户端，其他客户端的请求将暂时搁置，直到当前的访问操作完成。
7.一种实现USB设备网络共享的USB重定向方法，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的一种实现USB设备网络共享的USB重定向系统实现，包括以下步骤：
S1：当USB设备连接到客户端时，自动启动USB重定向过程，建立设备与客户端之间的连接，系统检测并识别连接的USB设备类型；
S2：根据侦测到的USB设备类型，对设备上的数据进行压缩处理，以优化数据传输过程；
S3：基于当前网络条件和设备类型，动态调整数据传输策略，包括调整数据压缩级别和传输频率；
S4：将压缩后的数据通过客户端的USB重定向模块传输给服务器，在服务器端接收压缩数据，并进行解压处理，准备后续的数据操作和访问，将解压后的数据转发到虚拟机，使用户能够通过远程桌面对该数据进行操作；
S5：实时监控USB重定向过程中的运行状态，智能识别潜在的故障，并在检测到故障时自动采取恢复措施。
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