Für den Betrieb einer Thin-Client-Anwendung wird weniger Hardwareleistung als für den Betrieb einer Fat-Client-Anwendung benötigt. Sie stellen lediglich die Benutzerschnittstelle dar, die Datenverarbeitung erfolgt durch einen Server. Beispiele für Thin-Client-Anwendungen sind Web-Browser oder Anwendungen für den Zugriff auf Terminalserver. Bei der Nutzung eines Terminalservers werden alle Eingaben über ein spezielles Protokoll (X Window System, Remote Desktop Protocol (RDP), Citrix XenApp ICA) an den Terminalserver gesendet. Seit 2008 haben ebenfalls Virtualisierungstechnologien (Virtualisierung (Informatik)) wie Hyper-V, Citrix XenDesktop und VMWare View an Bedeutung gewonnen, diese stellen eine weitere Einsatzmöglichkeit für Thin Clients dar und erlauben nun eine sehr individuelle und zentrale Bereitstellung von Arbeitsumgebungen.
Auf dem Server bzw. den virtualisierten Desktop werden die Eingaben verarbeitet und die Ausgabe wird zurück zum Client geschickt, der diese nur noch anzeigen muss. Die aktuelle Generation der Terminalserver- bzw. Virtualisierungslösungen erlauben ebenfalls nun die Nutzung von Hardware über einen Drucker hinaus und arbeiten mit optimierten Methoden zur Wiedergabe von Audio bzw. Videodaten.
Typische Thin Client Betriebssysteme basieren dabei auf Linux, Windows CE, Windows Embedded Standard (Win32) oder Windows Embedded 7 und sind durch Schreibfilter vor Manipulationen durch User bzw. auch Viren und ähnliches geschützt. Einige Hersteller erlauben darüber hinaus die zentrale Bereitstellung von Systemanpassungen um z.b. Gerätetreiber, Hintergrundbilder usw. zu installieren.
Spezielle Geräte, die für den Betrieb von Thin-Client-Anwendungen vorgesehen sind, werden oftmals als Thin Client bezeichnet. Für diese Thin Clients gibt es keine eindeutige Definition, in der Regel wird darunter ein Desktop-Computer ohne bewegliche Teile, beispielsweise Festplatten, CD-Laufwerke oder Lüfter verstanden, die über eine zentrale Verwaltungssoftware konfiguriert und verwaltet werden können.
Auf Thin-Clients laufen nur notwendige Programme oder Applikationen.
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