基于NS2的路由器算法Droptail和RED的分析与比较
基于NS2的典型无线Mesh网络路由协议性能研究
Performance Comparison of Typical Wireless Mesh Network Protocols Using NS2
作者： 胡汀;谢小婷
作者机构： 湖南人文科技学院,湖南娄底417000
出版物刊名： 广东广播电视大学学报
页码： 104-108页
年卷期： 2011年 第1期
主题词： 无线网状网;动态源路由;按需距离矢量路由;目的序列距离矢量路由
摘要：无线Mesh网络作为一种新型的无线网络，路由协议对网络整体性能起着至关重要的作用。
分析目前基于无线MeshN络的三种典型路由协议DSR、AODV及DSDV，利用仿真软件NS2比较这三种协议在分组成功投递率、平均时延、路由开销以及选择较优路径方面的性能表现，结果表明，按需路由协议DSR在分组成功投递率、平均时延、路由开销以及选择较优路径方面较AODV、DSDV有较好表现。
NS报告
西安邮电大学通信与信息工程学院科研训练报告专业班级： 信工1203班 学生姓名： 马超 学号(班内序号): 03124080（14）2015 年 9月25日——————————————————————————装订线————————————————————————————————报告份数：基于 NS2的IP网络仿真一、摘要以移动通信网络和互联网为代表的信息通信网络，已经成为人们日常生活和工作不可缺少的部分。
信息网络技术仍然在不断地完善和发展，大量的工程师和各类研究人员在这一领域工作。
在进行网络的规划设计、网络协议的开发、网络路由交换与终端设备的研制等与网络技术研究有关的过程中，需要做大量的实验，由于存在各种条件的限制，不是所有的实验都能够通过物理实现的方法进行，于是基于计算机的网络模拟和协议仿真成为信息网络技术研究的重要手段。
目前已经有多种网络模拟的软件，其中NS以其源代码公开、软件模拟平台免费而获得广泛的应用。
它是一种面向对象的网络模拟器，它本质上是一个离散事件模拟器，其本身有一个模拟时钟，所有的模拟都由离散事件驱动。
其采用了分裂对象模型的开发机制，采用C++和OTcl两种语言进行开发。
目前，NS2可以用于模拟各种不同的通信网络，它功能强大，模块丰富，已经实现的主要模块有：网络传输协议，如TCP和UDP；业务源流量产生器，如FTP、Telnet、CBR、Web和VBR；路由队列管理机制，如Droptail、RED和CBQ；路由算法；以及无线网络WLAN、移动IP和卫星通信网络等模块。
也为进行局域网的模拟实现了多播协议以及一些MAC子层协议。
关键字：互联网、通信网络、拓扑结构、网络协议、网络模拟二、英文摘要Represented by mobile communication network and the Internet information communication network, has become a necessary part of People's Daily life and work. Information network technology is still in constant perfection and development, a large number of engineers and researchers working in this field. In network planning and design, the development of the network protocol, network routing exchange and the development of the terminal equipment such as related to network technology research in the process, need to do a lot of experiments, due to various constraints, not all experiments can be implemented by physical method, and based on computer network simulation and protocol simulation become an important means of information network technology research. There are a variety of network simulation software, the NS with its open source code, software simulation platform for free and get extensive application. It is an object-oriented network simulator, it is essentially a discrete event simulator, its itself is an analog clock, all driven by discrete event simulation. It adopted the split object model development mechanism, using c + + and OTcl language development. At present, NS2 can be used to simulate a variety of communication network, it is so powerful that module is rich, have achieved the main modules: network transmission protocol, such as TCP and UDP. Source of business flow generator, such as FTP, Telnet, CBR,Web and VBR; Routing queue management mechanism, such as Droptail, RED and CBQ; Routing algorithm. WLAN, and wireless network, mobile IP and satellite communications network module, etc. Also for LAN simulation implementation multicast protocol and some of the MAC sub-layer protocol.Key words: Internet, communication network, topology structure, network protocol, the network simulation三、引言NS2仿真器封装了许多功能模块，最基本的是节点、链路、代理、数据包格式等，下面对各个模块进行简单的介绍：（1）事件调度器：目前NS2提供了四种具有不同数据结构的调度器，分别是链表、堆、日历表和实时调度器（2）节点（node）：是由TclObject对象组成的复合组件，在NS2中可以表示端节点和路由器。
几种典型主动队列管理算法
几种典型主动队列管理算法主动队列管理（Active Queue Management，AQM）算法是网络中用于解决拥塞问题的一种方法。
AQM算法旨在控制路由器或交换机上的队列长度，以避免拥塞的发生。
下面将介绍几种典型的AQM算法。
1. Drop Tail：Drop Tail是最简单的AQM算法之一、在Drop Tail算法中，当队列满时，路由器直接丢包。
这种算法简单直接，但它容易造成拥塞窗口的剧烈抖动。
当队列满时，所有的数据包都会被丢弃，这会导致发送端认为网络出现了丢包并将窗口减小，从而在网络中形成一个震荡现象。
2. Random Early Detection（RED）：RED算法是一种基于概率的AQM算法。
在RED算法中，当队列的长度超过一定阈值时，根据概率丢弃数据包。
这个概率与队列长度成正比，队列越长，丢包的概率越高。
这种算法可以有效地控制队列的长度，并且能够根据网络的负载进行自适应调整。
3. Weighted Random Early Detection（WRED）：WRED算法是RED算法的扩展版本，它引入了一定的服务质量（Quality of Service，QoS）机制。
WRED算法根据数据包的不同类型和优先级来设置不同的阈值和丢包概率。
例如，对于延迟敏感的数据包，WRED算法可以设置较低的阈值和较低的丢包概率，以保证其及时传输。
4. Random Early Detection with Classic Marking (REM)：REM算法是RED算法的改进版本，它引入了经典标记机制。
在REM算法中，当队列的长度超过一定阈值时，数据包不会立即被丢弃，而是通过一个标记机制标记为丢失概率大于零的数据包。
发送端接收到标记的数据包后，将根据标记的概率进行重传。
这种算法可以减少重传次数，提高网络的性能。
5. Controlled Delay：Controlled Delay算法是一种以减少延迟为目标的AQM算法。
AdHoc网络协议仿真与分析
探讨与研究 DISCUSSION AND RESEARCHAd Hoc网络协议仿真与分析文/陈蜀波 刘 堃摘 要：Ad Hoc应用越来越广泛，本文介绍和分析了当前Ad HOC网络中的主要路由协议算法，使用网络仿真软件NS2对Ad Hoc路由协议中的DSR、AODV、DSDV协议进行了仿真分析，由此得出这几个经典协议在无线通信中的差异。
关键词： Ad Hoc；NS2；路由协议随着现代信息技术的不断发展，人们对于移动无线通信网络的研究不断升温，其中，移动自组网（Mobile Ad Hoc Network MANET）成为了研究的热点。
移动自组网是一种带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性的无中心网络。
整个网络没有固定的基础设施，在自主网中，每个用户终端不仅能够移动，而且兼有路由器和主机两种功能[1]。
NS2是network Simulator 2（网络仿真器版本2）的简写，它是一个离散时间模拟器，具有开放性好、扩展性强、适用于Windows和Linux系统平台的特点，是一个出色的研究网络拓扑结构、分析网络传输性能的仿真工具[2]。
1.Ad hoc网络路由协议与传统的通信网络相比，Ad hoc网络具有以下显著特点：无中心和自组织性、动态变化的网络拓扑结构、多跳路由、无线传输、移动终端的便携性、安全性差。
Ad hoc网络的以上特点使得传统的路由协议在Ad hoc网络环境中面临巨大的挑战，通常的网络协议都是基于固定的拓扑结构设计的，难以适应拓扑结构的变化。
网络节点的移动性使得网络拓扑结构不断变化，传统的基于因特网的路由协议无法适应这些特性，需要有专门的应用于无线网络的路由协议。
到目前为止，已经有相当多的Ad hoc网络路由协议标准推出。
根据路由表建立和维护的不同，可将路由协议分为三类：表驱动(Table—Driven)路由协议，按需(On-Demand)路由协议，以及两种模式的混合形式：混合式路由协议[3]。
DDoS攻击下Ad_Hoc网络队列管理算法研究与仿真_冯永1_姚龙海2
第 卷第 期 2012 年 期
图1
计算机应用研究
Vol. No.
Application Research of Computers
Ad Hoc 网络构成图
2.2 主动式队列管理算法 相对于被动式队列管理算法，主动式队列管理算 法在队列满之前就开始把数据包丢弃，这样可以对原 来具有拥塞控制的传输端做流量速度管制，以避免满 队列状态所带来的较长的端到端的延迟时间或利用 率降低等负面效应。常见的主动式队列管理算法有随 机早期探测算法（RED）和随机指数标记算法（REM） 。 2.2.1 RED 队列管理算法
1
Ad-Hoc 网络和 DDoS 攻击
Ad-Hoc 网络（如图 1 所示）是一种分布式的无 线自组织网络，组成网络的节点既是通信终端，又具 有路由器功能。数据以多跳的方式传送，无需固定基 ——————————————— 作者简介：冯永（1986－），男，汉族，江西南昌人，硕士研究生，主要研究方向为嵌入式技术、Ad Hoc 网络 （superferras@） 姚龙海（1964－），男，汉族，教授，安徽和县人，主要研究方向为嵌入式技术、Ad Hoc 网络
0 引言
近年来，DDoS 攻击，即分布式拒绝服务攻击，已 成为网络中比较盛行且很难检测的一类攻击。由于其 攻击方式隐秘且简单有效， DDoS 攻击被公认是网络服 务所面临的最主要的威胁之一[1] [2]。队列管理算 法是在网络发生拥塞时提供资源公平分配方案和服 务质量 QoS 的重要保证，是网络面对 DDoS 攻击时的 第一道防线，其算法设计好坏，直接关系到网络能否 提供正常的带宽分配、时延、发包率等基本服务[3]。 本文研究分析了常见的三种队列管理算法： Drop-Tail、RED、REM，并基于 Ad Hoc 网络环境，利 用网络仿真软件 NS2 对各队列管理算法在 DDoS 攻击 下的性能进行了仿真比较，并得出了最终的结论。
基于NS2的无线网络中TCP协议算法性能分析
本 文 通 过 ＮＳ２软 件 模 拟 仿 真 几种 常用 ＴＣＰ算 法 在 无 线 网 络 中 吞 吐 量 和 发 包 行 为 ， 并 选 出一 种 最 适 合 无 线 网 络 的拥 塞 算 法 ， 以 提 高 人 们 在 移 动 互 联 网 中 的 用 户体 验 。
二 、ＴＯＰ拥塞算法概述 ＴＣＰ Ｒｅｎｏ算法是现有众 多算法 的基础 ，包括慢 启
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嘲 络接 ｆ】类，
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无线路 由协议
ＡＯＤＶ
三 、网络仿真环境搭建 有 线 网 络 试 验 的 刚 络 拓 扑 图 如 １所 示 。 其 中 ＰＣ
到 路 由 ０之 间 和 刖 到 服 务 器 之 间 的 链 路 配 置 卡｝ｊ同 带
优 化 服 务 器 端 的 ＴＣＰ协 议 是 提 高 无 线 网 络 中 的用 户 体 验 的 方 法 之 一 。传 统 的 ＴＣＰ协 议 是 为 有 线 链 路 设 计 的 。 在 有 线 的 应 用 环 境 下 ，ＴＣＰ对 于 端 到 端 的 延 迟 和 包 丢 处 理 显 示 出优 越 的 性 能 。 主 要 原 因 是 位 出 错 率 较 低 ， 链 路 性 能 好 ， 主 机 比 较 固 定 …。但 是 在 无 线 网 络接入现有 的 Ｉｎｔｅｍｅｔ网络中， 由于无线 网络 的链路特 性 问 题 ， 使 得 在 没 有 拥 塞 的 情 况 下 启 动 拥 塞控 制 ，从 而使 ＴＣＰ在无线 网络 中性能 大大降低 忙ｌ。
基于NS2的DV算法仿真及结果分析
基于 ＮＳ ２ 的 ＤＶ 算法仿真及结果分析
黄镇建
（ 韩山师范学院物理与电子工程系， 潮州 ５２１０００）
摘 要： 利用 ＮＳ２ 网络仿真器对路由协议进行仿真是一种既有效又经济的办法。介绍单播动 态路由体系结构， 对 距离 向 量 路由 协 议 （ ＤＶ） 进行 了 仿 真。仿 真 实 验表 明 ＤＶ 算 法下 丢 包 和 “跳 数 ”最 短 等 现 象 客 观 存 在 。
（ １） 表示一开始的时候， ｒｔＰｒｏｔｏＤＶ 包在网络上传 输以交换节点间的路由信息。（ ２） 和（ ３） 表示从 ０．２ 秒开始 ｎ０ 经由 ｎ１、ｎ２ 传 ＣＢＲ 流给 ｎ３。（ ４） （ ５） （ ６） 表 示 １．０ 秒时，ｎ１ 与 ｎ２ 线路断开， 发生丢包失现象， 结 点间通过ｒｔＰｒｏｔｏＤＶ 包传送信息， 动态路由重新计算 路径， ｎ０ 经 ｎ６、ｎ５、ｎ４ 传送数据包给 ｎ３。（ ８） （ ９） （ １０） （ １１） 表示 ２．０ 秒时 ｎ１ 与 ｎ２ 线路恢复连接， 动态路由 协议通过 ｒｔＰｒｏｔｏＤＶ 包传送信息重新计算路由 ， ｎ０ 按 照 ０．２ 秒时的路径传送 ＣＢＲ 流。从上述分析可知， ＮＡＭ 动画仿真效果和 Ｔｒａｃｅ 文件记录的结果是一致 的。
３ 仿真结果分析
为 了 更 好 地 观 察 ＤＶ 路 由 算 法 下 网 络 的 通 畅 性 以 及 数 据 包 的 发 送 、接 收 、丢 弃 等 现 象 ， 下 面 我 们 对 ＮＡＭ 动画结果、Ｔｒａｃｅ 文件进行分析， 以便更直观地 得出实验结果。
在仿真过程中，一共截取了 ４ 个帧（如图 ２、３、４、５ 所示）。图 ２ 表示从 ０．２ 秒开始 ｎ０ 向 ｎ３ 发送恒定 ＣＢＲ 流。图 ３ 表示 １．０ 秒时，由于 ｎ１ 到 ｎ２ 线路中断，数据 包丢失， ＤＶ 路由协议重新计算路由。图 ４ 则表示路由 表更新， ｎ０ 以新的路由向 ｎ３ 发送 ＣＢＲ 流。图 ５ 表示 ２．０ 秒 时 ， ｎ１ 到 ｎ２ 线 路 得 到 恢 复，ｎ０ 重 新 采 用 １．０ 秒 时的路由发送 ＣＢＲ 流。
路由器算法Droptail和RED的分析与优化
ｗ ｔ ｓｏ ｓ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｔ ｅ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｅ ａ ｇ ｒ ｈ ａ ｅ ｏ ａ ｅ ｂ ｍａ ｙ ｉ ｌｔ ｎ ｘ ｅｉ ｎ ｓ Ｆ ・ ｒ ｓ ｓ ｉ ｈ ｌｗ ｐ ｅ ． ｈ ｎ ｈ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｓ ｆ ｔ ｒ ｅ ｌ ｏ ｔ ｍｓ ｒ ｃ ｍｐ ｒｄ ｙ ｏ ｉ ｎ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｐ ｒ ｏ ｍｅ ｔ． ｌ ｕ ｅｕ ｈ
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Ｌｉ ｉｑ Ｃｈ ｎ Ｚｈｇ ｎ Ｌｉ Ｄｅ ｇ ｕ Ｊａ ｉ ｅ ｉａ ｇ ｎ
（ ｏｌｇ ｆ Ｉｆｒ ｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｃ ｎｒｌＳ ｕｈ Ｕｎｖ ｒｉ Ｃｈ ｎ ｓ ａ ４１ ０ ３ Ｃ ｌ ｅ ｏ ｎｏｍａｉ ｃｅ ｃ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｅ ｔ ｏ ｔ ｉｅｓｔ ａ ｙ， ａ ｇ ｈ ８ ） ０
独臂路由和双臂路由
独臂路由器独臂路由器的概念是出现在三层交换机之前,网内各个VLAN之间的通信可以用I SL关联来实现，那样的话，路由器就成为一个“独臂路由器”，VLAN之间的数据传输要进入先路由器处理，然后输出。
，以使得网络中的大部分报文同一个VLAN内的报文将用不着通过路由器而直接在交换设备间进行高速传输。
这种路由方式的不足之处在于它仍然是一种集中式的路由策略，因此在主干网上一般均设置有多个冗余“独臂”路由器，来分担数据处理任务，从而可以减少应路由器引起的瓶颈问题，还可以增加冗余链路但如果网络中VLAN之间的数据传输量比较大，那么在路由器处将形成瓶颈。
7 j% c! x* M# Q" G& x. s7 y& ~所以独臂路由比较适合大部分报文在VLAN内传输；少量的报文通过路由器进行传输。
这种的网络环境. B9 \5 a9 t7 X ?独臂路由器现在基本被第3层交换机取代单臂路由的概念，其实说白了就是支持三层VLAN子接口的路由器，用来实现不同VLAN用户之间的互连。
称其为单臂，是因为只有一个物理接口（根据VLAN划分为多个子接口）。
单臂路由器的连接形式是，只有一个物理接口，接在一台二层交换机的上行TRUNK接口上。
后来，提出三层交换机以后，单臂路由器的必要性就消失了。
从这个意思来说，其实所有的路由器，只要是有两个接口以上的，都是多臂的。
双臂路由器晕，“双臂路由”，这工程师真够可以的，还会不会有多臂乃至千臂路由呢？单臂的本质是为了弥补二层vlan划分之后带来的连通性问题的。
如果有必要划分vlan，但是三层设备却没有足够多的接口为每一个vlan提供一个，这样就通过trunk+虚拟接口的方式完成路由，也就得名为单臂。
在正常网络中很多情况下，每个vlan都有属于自己的物理接口。
这大概就是那位工程师所说的双臂吧:-)呵呵，双臂路由倒是没有听说过，不过有路由热备（hsrp），当然也可以在单臂路由的基础上加一台路由，减轻路有压力，不知道算不算是双臂路由。
RED拥塞控制技术在路由器中的应用
RED拥塞控制技术在路由器中的应用作者：薛礼陈利来源：《软件导刊》2016年第11期摘要：互联网的迅速发展带来了一系列问题，其中比较典型的是网络拥塞。
网络拥塞就是用户对网络资源的需求总和超过了网络的提供能力，从而造成网络性能下降。
因此，在设计网络协议时需要考虑拥塞控制问题。
目前比较典型的拥塞控制策略有端到端拥塞控制和基于路由器的拥塞控制。
阐述了RED拥塞控制技术在路由器中的应用及相比其它拥塞控制技术所具有的优势。
关键词：拥塞控制；RED；NS2网络模拟DOIDOI：10.11907/rjdk.162013中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2016）0110179020 引言互联网从最初的电子邮件、文件传输等简单应用到现在即时通信、P2P等多维化应用，给人们学习、工作和生活带来了越来越多的便利。
互联网是世界上最大的一个异构计算机互连网络，由成千上万的网络互连而成，其复杂程度决定了在其迅速发展过程中会出现一系列问题，其中比较典型的就是网络拥塞问题。
网络拥塞会造成网络交换节点聚集大量的数据包，使节点无法及时处理数据，从而造成延迟增加，大量数据重传，甚至拒绝给用户提供服务等，是影响带宽、节点交换机缓存、吞吐量等网络资源利用率的关键因素。
拥塞威胁在互联网早期就已经展露出来，1984年Nagle在其报告中就提出了由于TCP连接中没必要的重传所引起的拥塞崩溃[1]，这种现象在1986-1987年间发生了多次。
因此，有效控制网络拥塞是保证网络服务质量（QOS）的重要环节。
1 网络拥塞控制策略拥塞控制就是在网络节点采取措施来避免拥塞发生或者对拥塞作出反应[2]。
目前互联网使用的是TCP/IP体系结构，在使用协议发展过程中，传输控制协议TCP对网络拥塞控制起着主要作用。
TCP协议属于传输层协议，提供面向连接的端到端服务，能够实现可靠和稳定的服务保证，互联网中90%以上的应用在传输层都会采用该协议。
drop-tail队列管理分析
Tail Drop队列管理算法分析赵俊安 090531191.Tail Drop 算法概要传统的 Internet 路由器用 Tail Drop 策略来进行队列管理,如果输出端缓存产生溢出,则丢弃到达的包。
Tail Drop 不需要选择丢弃的包,只是在系统没有空闲缓存时丢弃到达的包。
也不需要保留任何与用户流相关的状态信息。
从拥塞控制的角度看,它仅仅是一种拥塞恢复机制。
虽然在 Internet 上工作了许多年,但始终存在三个严重缺陷:持续满队列、业务流全局同步、业务流对缓存死锁。
随后又出现了“首丢弃”及“随机丢弃”策略, 但始终没有解决持续满队列问题。
2.Tail Drop 实现原理当路由器队列长度达到最大值时，通过丢包来指示拥塞，先到达路由器的分组首先被传输。
由于路由器缓存有限，如果包到达时缓存已满，那么路由器就丢弃该分组。
一旦发生丢包，发送端立即被告知网络拥塞，从而调整发送速率。
3.对ns中drop tail相关源码分析ns中关于drop tail的实现代码是ns-版本号目录下queue子目录的drop-tail.h和 。
drop-tail.h头文件定义DropTail类，实现该类的功能。
在drop-tail.h :class DropTail : public Queue {public:DropTail() {q_ = new PacketQueue;pq_ = q_;bind_bool("drop_front_", &drop_front_);bind_bool("summarystats_", &summarystats);bind_bool("queue_in_bytes_", &qib_); // boolean: q in bytes?bind("mean_pktsize_", &mean_pktsize_);// _RENAMED("drop-front_", "drop_front_");}~DropTail() {delete q_;}protected:void reset(); //重置队列int command(int argc, const char*const* argv);void enque(Packet*); //进入队列Packet* deque(); //出队列void shrink_queue(); // To shrink queue and drop excessive packets. 缩小队列和丢弃过多的数据包PacketQueue *q_; /* underlying FIFO queue */int drop_front_; /* drop-from-front (rather than from tail) */从队列前项丢包标志int summarystats; //队列概要状态信息标志，用于判断是否打印队列概要状态信息void print_summarystats();//打印队列概要状态信息int qib_; /* bool: queue measured in bytes? */ //以字节计算队列标志int mean_pktsize_; /* configured mean packet size in bytes */ //平均包的大小用于计算队列的大小};对drop tail队列操作有1.void enque(Packet*); 进队列操作该操作为先根据summarystats判断是否更新队列的信息。
ns2仿真软件介绍
ns2仿真软件介绍ns2⽹络仿真软件NS 是⼀种针对⽹络技术的源代码公开的、免费的软件模拟平台，研究⼈员使⽤它可以很容易的进⾏⽹络技术的开发，⽽且发展到今天，它所包含的模块已经⾮常丰富，⼏乎涉及到了⽹络技术的所有⽅⾯。
所以，NS成了⽬前学术界⼴泛使⽤的⼀种⽹络模拟软件。
在每年国内外发表的有关⽹络技术的学术论⽂中，利⽤NS给出模拟结果的⽂章最多，通过这种⽅法得出的研究结果也是被学术界所普遍认可的，此外，NS也可作为⼀种辅助教学的⼯具，已被⼴泛应⽤在了⽹络技术的教学⽅⾯。
因此，⽬前在学术界和教育界，有⼤量的⼈正在使⽤或试图使⽤NS。
然⽽，对初学者来说，NS是⾮常难于掌握的，⼀般⼈从学习NS到上⼿⾄少需要半年多时间。
原因是多⽅⾯的：⼀⽅⾯，NS 内容庞杂，随软件所提供的⼿册更新不够快，初学者阅读起来⾮常困难；另⼀⽅⾯，使⽤NS还要掌握其它很多必备的相关知识以及相关⼯具，这会使初学者感到⽆从⼊⼿;有的使⽤者可能还不了解⽹络模拟的过程或是对NS软件的机制缺乏理解，这也影响了对NS的掌握。
另外，不论在国外还是国内，还没有⼀本书能集中回答和解决这些问题，这也是NS难于被掌握的⼀个重要原因。
1、NS2简介NS2 （Network Simulator, version 2）是⼀种⾯向对象的⽹络仿真器，由UC Berkeley开发⽽成。
它本⾝有⼀个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。
⽬前NS2可以⽤于仿真各种不同的IP⽹，已经实现的⼀些仿真有：⽹络传输协议，⽐如TCP和UDP；业务源流量产⽣器，⽐如FTP，Telnet,Web CBR和VBR；路由队列管理机制，⽐如Droptail,RED和CBQ；路由算法，⽐如Dijkstra等。
NS2也为进⾏局域⽹的仿真⽽实现了多播以及⼀些MAC ⼦层协议。
NS2 使⽤C++和Otcl作为开发语⾔。
NS 可以说是Otcl的脚本解释器，它包含仿真事件调度器、⽹络组件对象库以及⽹络构建模型库等。
red算法原理
RED（Random Early Detection）算法是一种主动队列管理（AQM）算法，它主要用于网络中的路由器和交换机中，以避免拥塞的发生。
当网络中的流量接近设备处理能力的极限时，拥塞控制就变得至关重要。
RED算法的目的是在网络队列变得过满之前，提前通过丢弃一部分网络包来通知发送端减少发送速率。
RED算法的工作原理如下：1. 平均队列长度计算：RED算法维护一个对队列长度的加权移动平均值。
对于每个到达的数据包，RED会更新这个平均队列长度。
这个长度并不是实时队列长度，而是过去一段时间内的平均值，它可以平滑短期的流量突增。
2. 低阈值和高阈值：在RED算法中，设置两个阈值，分别是最小阈值（minth）和最大阈值（maxth）。
当平均队列长度低于最小阈值时，所有到达的数据包都会被接受。
当平均队列长度超过最大阈值时，所有到达的数据包都有可能被丢弃或标记（例如，TCP/IP网络中的ECN标记）。
3. 随机早期检测：当平均队列长度位于最小阈值和最大阈值之间时，RED会以一定的概率丢弃到达的数据包。
这个概率随着平均队列长度的增加而增加，意味着队列越拥挤，数据包被丢弃的几率就越高。
这个概率是动态计算的，用于平滑的调控传输速率，而不是突然阻断。
4. 随机性：之所以称为“随机”早期检测，是因为当队列长度介于两个阈值之间时，数据包被丢弃的决策是基于一定的随机性的。
这样做的目的是为了防止全局同步现象，即多个流同时减少他们的发送速率，然后又同时增加速率，造成网络效率的波动。
RED算法通过这种方法提前向发送方发送拥塞即将发生的信号，目的是让发送方降低数据发送速率，减少数据包丢失，从而使网络运行更加平滑，提高整体的吞吐量。
在TCP网络中，当发送方检测到数据包丢失时，它会减少其拥塞窗口的大小，减慢数据发送速率，从而减轻网络拥塞。
ns2TCP不同版本的比较
TCP不同版本的比较实验目的：观测TCP协议的数据传输过程拥塞窗口变化，比较TCP Tahoe ，TCP Reno，TCP NewReno和SACK版本的拥塞控制算法。
实验环境：WindowsXP + Cygwin + NS2 2.29实验说明：当数据从频宽较大的网络送到频宽较小的网络，会发生拥塞现象。
同样当很多流量同时到达一个路由器时也会发生拥塞。
所以在运输层TCP协议下有拥塞控制机制来防止或减少拥塞。
为了研究TCP不同版本拥塞控制的机制，所以选用如下的网络拓扑结构和链路参数配置（FTP代表端施加恒定的流CBR）实验过程：观察TCP T ahoe，TCP Reno，TCP NewReno和SACK版本的拥塞窗口的变化：打开ns2窗口：1. 观察T ahoe版本的congestion window 和queue length的变化情况:T ahoe算法是TCP的早期版本。
Tahoe包括3个基本的拥塞控制算法：“慢启动”、“拥塞避免”和“快速重传”。
T ahoe算法存在着不足之处：在收到3个重复ACK或在超时的情况下，T ahoe置cwnd 为1，然后进入慢启动阶段。
这一方面会引起网络的激烈振荡，另一方面大大降低了网络的利用率。
如上图所示出现错误：“}”和“elseif”之间要有空格，“}”和“else”之间同理，改正后$ns lab2.tcl T ahoe可以看到结果如上图所示：使用gnuplot观察cwnd的变化值:$gnuplot之后打开cwnd-T ahoe.gif图片如图11所示：图11通过图11可以看出，在TCP的T ahoe版本中，cwnd值会呈现周期性的重复变化。
刚开始采用慢启动（Slow-Start），避免了连接建立时突发数据流对网络的冲击，cwnd呈指数方式增长，当cwnd超过Ssthresh时就进入了拥塞避免（congestion avoidance）阶段，限制传输过程中无限制的速率增长，避免由此可能导致的拥塞。
TCP拥塞控制算法RED的改进
RED算法改进（二）
通过Qav来获得缓冲资源的占用情况，以判断拥塞控制指示 是否适度，对不同的分段，引入不同基准量作为参数Pmax 调整幅度的依据，从而使参数Pmax更为准确、及时，又避免 了引入新的静态参数。 我们将Pmax限制在[0.01,0.5]之间，这样，即使在这段时间内 ，平均队列长度Qav不在目标范围内，平均延时和吞吐量也不 会下降太多。
TCP拥塞控制算法 RED的改进
吕琳、徐小东
目录
1 研究背景
1
2 研究思路和方法 3 仿真结果与分析
随机早期检测算法RED （Random Early Drop）
RED的基本思想是通过预测网络 即将要拥塞，而提前采取丢包动作， 而不是等到网络实际拥塞了再采取行 动。通过平均队列长度来衡量
RED算法的基本原理
RED算法改进（二）
If(Qmin<Qav<Qmax) Status = between; If(Qav<Qmin and
Pmax<=0.5 ) { If(status == below) { Pmax = Pmax*(1-(Qmin-
Qav)/Qmin); Status=between; }else status = below; }
RED算法改进（二）
对Pmax的调整策略如下：
1、若平均队列长度介于最大门限和最小门限之间，我们 认为队列是稳定的，置status的值为between
2、若平均队列长度小于最小门限，置status的பைடு நூலகம்为below。 如果连续两个时间间隔都是below，说明此时链路利用率 不高，需要减小Pmax
3、若平均队列长度大于最大门限，置status的值为above。 如果连续两个时间间隔都是above，说明此时链路过载， 需要增大Pmax
路由优化算法在互联网拥塞控制中的应用
路由优化算法在互联网拥塞控制中的应用摘要：本文对互联网拥塞控制产生的原因进行了分析，综述了几种常见的路由优化算法，给出了算法的基本概念和应用方式，加以对比和总结。
关键词：路由优化算法；互联网；拥塞中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）02-0079-01一、引言二十世纪的重大科学发明之一即为互联网，标志着当代生产力的进一步发展和进步。
这一发明的产生和普及引发了前所未有的信息技术和新兴产业的革命。
互联网已经成为当今世界经济发展的重要引擎、成为社会的重要基础设施。
互联网技术的先进与否影响到地区的经济、政治和文化的发展水平，成为国际竞争力的重要标志。
时至今日，网络已经成为了人们日常生活中必不可少的一部分，工作需要用到它，学习也需要用到它，娱乐更是离不开它。
然而越来越多的用户进入互联网也造成了一个现象：网络拥塞。
网络拥塞导致的直接后果是整个网络的性能下降，包括：包丢失率增加、端到端延迟增大、系统吞吐量（good-put）下降、甚至有可能使整个系统发生拥塞崩溃（congestion collapse）。
当网络处于拥塞崩溃状态时，微小的负载增量都将使网络的有效吞吐量急剧下降。
二、互联网拥塞的产生拥塞产生的原因是“需求”量远远超过“供给”量。
互联网的基本传输模式为多个用户共享同一带宽，是一种典型的时分传输系统。
在系统的设计初期，并没有使用“接纳控制”算法，即没有限定用户数量。
随着用户数量的增加，互联网本身没有控制用户使用资源的机制。
目前互联网上用户和程序的数量都成指数级的增长，在没有中央控制算法对资源进行协调的时候，必然后导致网络拥塞。
互联网拥塞产生的根源是资源短缺，但单纯增加硬件资源并不能避免拥塞的产生，有时效果反而会增加拥塞程度。
例如：将网关设备的缓冲内存增加会使报文通过网关的延迟降低，但由于系统的总延迟超过子系统重传时钟的数值。
此结果直接导致了报文的重新传送，反而增加了拥塞。
路由器的网络流量分析方法
路由器的网络流量分析方法随着互联网的发展，路由器作为网络的核心设备之一，具有重要的作用。
了解路由器的网络流量分析方法，可以帮助我们更好地监控和管理网络。
本文将介绍几种常用的路由器网络流量分析方法，并分析其优缺点。
一、SNMP协议分析SNMP（Simple Network Management Protocol）是一种用于管理网络设备的协议。
通过监控路由器上运行的SNMP代理，可以获取路由器的各种状态信息，包括网络流量。
SNMP协议可以通过使用SNMP 管理软件，如Cacti、Zabbix等，实时监测和记录路由器的网络流量。
SNMP协议分析的优点是能够提供实时的网络流量数据，对于网络故障排查和性能优化有很大的帮助。
然而，SNMP协议本身存在安全性较弱的问题，容易受到攻击，可能导致网络信息泄露和被篡改。
二、NetFlow分析NetFlow是思科公司提出的一种网络流量分析方法。
通过配置NetFlow收集器和路由器上的NetFlow功能，可以实时记录和分析网络流量。
NetFlow可以提供详细的流量信息，包括源IP地址、目标IP地址、端口号、协议类型等。
NetFlow分析的优点是提供了非常丰富的网络流量数据，可以用于进行流量调优、研究网络行为、检测DDoS攻击等。
然而，NetFlow需要额外的配置和资源支持，对路由器性能有一定的影响。
三、sFlow分析sFlow是一种针对网络流量的抽样技术。
与NetFlow不同，sFlow采用可变长度的抽样方法来收集网络流量数据，减少了对网络带宽和存储资源的需求。
通过分析sFlow数据，可以了解网络中的应用、流量和性能等信息。
sFlow分析的优点是在提供流量数据的同时，对网络资源的消耗较低。
sFlow可以灵活配置抽样率，根据需要进行流量分析。
然而，由于是抽样技术，sFlow可能会导致一些细节信息的丢失，不适用于对细颗粒度流量的分析。
四、Wireshark分析Wireshark是一种开源的网络协议分析工具。
几种典型AQM算法在高速网络下的比较研究
几种典型AQM算法在高速网络下的比较研究作者：苏聪来源：《中国新通信》2017年第07期【摘要】本文分析和比较几种典型的主动队列管理（Active Queue Management， AQM）算法在高速网络中的性能，经仿真实验发现这几种AQM算法在高速网络中的性能都不理想，主要表现为：链路的带宽利用率不高，全局同步现象严重，队列长度不能维持在一定值附近。
这些现象说明了现有的AQM算法在高速网络下不能很好地满足QoS（quantity of serve）的要求，改进AQM算法势在必行。
【关键词】 AQM算法 NS仿真模拟一、引言当前针对高速网络的拥塞控制研究中，主要针对源端算法或基于反馈的机制而进行，在中间节点方面研究得较少。
而对于源端算法来说，如果没有中间节点的支持，很难达到理想的性能。
因此，有必要考察各种典型的AQM算法结合源端算法在高速网络下的性能。
二、算法的评价指标目前，路由器中大多数是基于“弃尾”（Drop-Tail）的队列管理，RED[1]算法或RED的变种作为可选配置在路由器上，但常常不被使用。
AQM的部署步伐之所以慢是由于缺乏对各种算法较为详细的、一致的客观评价标准，大多数AQM评价工作是为了新算法的有效性目的而进行的。
通常对AQM算法性能的评价主要包括：1、队列的稳定性：AQM的目的是控制路由器中的队列长度，因此算法稳定与否直接关系到路由器中队列长度的变化情况，而队列长度的变化又直接影响到网络的服务质量。
一方面，对于一个特定的TCP连接，由于其传播延迟是固定的，因此该连接传输时延和时延抖动的大小主要是由路由器中的队列长度所决定的；另一方面，路由器中的队列长度直接关系到其输出链路的带宽利用率，只有当队列长度不为零时才能保证网络带宽的有效利用。
因此一个好的AQM算法应能使队列长度稳定在一个较低的值附近。
2、高效的带宽利用率：队列长度不为零时可以保证路由器输出链路的带宽利用率，但输入链路的带宽利用率要靠丢包率来保证，对于一个特定的TCP连接，若丢包率过高，将会导致不必要的重传，从而降低带宽的利用率。
基于延时预测的TCP实时视频传输方法
基于延时预测的TCP实时视频传输方法熊永华;吴敏;贾维嘉【摘要】对TCP实时视频传输过程进行分析,指出发送延时是影响基于TCP的实时视频传输端到端延时的关键因素,并可通过其大小来判断视频帧的播放质量;提出一种递阶式马尔可夫预测模型,该模型通过输入视频帧长度、丢包率、网络往返时间和TCP拥塞窗口大小预测视频帧的发送延时,使用NS2(Network simulator 2)进行模拟.研究结果表明:在RED(Random early detection)策略下,可以通过模型的预测值来判断视频帧是否适合采用TCP传输,能为基于TCP的流媒体传输策略提供重要参考.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(041)004【总页数】8页(P1449-1456)【关键词】TCP;马尔可夫;实时视频;延时预测【作者】熊永华;吴敏;贾维嘉【作者单位】中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410083;香港城市大学,计算机科学系,香港,999077【正文语种】中文【中图分类】TP393传统的使用 UDP(User datagram protocol)作为传输层协议的实时流媒体传输方法，具有较小的端到端延时和包头开销等特点。
但由于UDP本身不具有流量控制、拥塞控制和差错控制机制，使用UDP进行流媒体传输时通常要结合 RTP(Real-time transport protocol)、RTCP(Real-time transport control protocol)和TFRC(TCP-friendly rate control)协议一起使用，且仍需在应用层设计差错控制、重传和流量控制策略，并保证传输的TCP友好性，因此，实现和维护起来较复杂。
而随着实时流媒体在 Internet上的应用越来越多，基于UDP的流媒体在Internet 上已占用较大的带宽，使得越来越多的路由器开始阻止基于UDP的流媒体包[1]。
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摘
要 ： 着因特 网的迅速发展 ， 随 网络拥塞 问题 日益严重． 近年 来提 出了许 多基 于路 由器的拥 塞控 制机制。本文详 细
分析 了基 于路 由器的弃尾（ ｒｐａ１和随机 早期 检测 Ｒ Ｄ拥塞控制 机制的设 计思想和 算法 实现 。基 于 Ｎｓ １ｏｌ ） ） Ｅ ２网络仿真平 台． 分别在不 同数据流和相同数据流情 况下对两种 算法的性能和 原理进行 了对 比研 究 ； 对仿真 结果进行吞吐量 、 延迟 、 振
中 图分 类 号 ：＂３ ３ Ｐ ９ １
文 献标 识码 ： Ａ
本文分析和研究 一种 基 于路 ｍ器 的拥 塞避免 控 制策
ｌ 引 言
随 着 冈 特 网 的逊 速 发 艇 ． 来 越 多 的 联 网 主 ｛ Ｉ 丁 越 Ｉ 剧
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文 章 编 号 ：０ ７１ Ｏ ２ ０ ） ６０ ２—５ １０ —３ Ｘ（Ｏ ７ ０ —０ ４０
基于 Ｎ ２的路 由器算法 Ｄ ｏ ｔｌ Ｒ Ｄ的分析与 比较 Ｓ ｒｐａ 和 Ｅ ｉ
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（ 湖南工程学院计算机科学与技术 系， 湖南 湘潭 ４ １ ０ ） １ １４
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队列管理算法中应用最 为广泛 的 队尾 丢弃 （ ｒｐａｌ算 法 Ｄ ｏ ｔｉ ） 和随机 早期 检测 （ ａ ｄ ｍ Ｅ ｒ ｅｅｔ ｎ 简称 ＲＥ 算 Ｒ ｎ ｏ ａｌ Ｄ ｔ ｉ ， ｙ ｃｏ Ｄ）
荡 、 包 率等 各项 Ｑｏ 标 的详 细分 析 和 比较 ． 给 出 了相 应 结 论 。 丢 Ｓ指 并
Ａｌ ｔ ｃ ： ｉｈ １ ｔ ｒ ｐ ｄ ｇ ｏ ｈ ｏ ｉ Ｉ ｅ ｎ ｌ ｔ ｅ ｐ ｏ｝ ｍ ｆｎ ｔ ｒ ｏ ｇ ｓｉ ｎ ｂ ｃ ｍｅ ｒ ｅ ａ ｄ ｗｏ ｓ ． Ｍ ａ ｙ ｒ ｎｌｔ Ｗ ｔ ｌ ａ ｉ ｒ ｗｌ ｆｔ ｅ １ ｌ ｒ ｅ ， ｈ ｒ ｌ ｃ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｏ ｓ ｗｏ ｓ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｌ ｌ ｌ ｏ ｎ ｎ ｔ ｒ ｏ ｇ ｓ ｉｎ ｃ ｎｔｏ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｉｈ ａ ｅ ｕ ｅ ｎ ｒ ｕ ｅ ｓ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ．Ｔｈ ｈ ｓ ｉｓ ｎ ｌ ｓ ｓ ｔ ｅ ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ｒ ｌ ｃ ａ ｉｍｓｗｈ ｃ ｒ ｓ ｄ ｉ ｏ ｌ ｒ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａ ｓ ｏ ｅ ｔ ｅ ｉ ｆ ｔａ ａｙ ｅ ｈ ｓ ｒ ｄ ｓ ｎ ｐ ｉｃ ｐｅ ａ ｄａ ｇ ｒｔ ｎ ｉ ｌｍｅ ｌ ｌ ｎ ｏ ｈ ｏ ａ ｌ ｎ Ｄ ｏ ｇ ｓ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｃ ａ ｉ ｓｉ ｏ ｌ ｒ ．Ｔｈ ｎ ｔ ｅ ｅ ｉ ｒｎ ｉ ｌ ｎ ｌｏ ｉｌ ｇ ｕ ｍｐ ｅ ｎ ａ ｉ ｆｔ ｅ Ｄｒ ｐ ｔ ｉ ａ ｄ ＲＥ ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｏ ｏ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｒ ｕ ｅ ｓ ｍ ｎ ｅ ｈ
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２ ０ 年第 ２ ０７ ９卷第 ６ 期
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ６ ２ ０ １２ 。 ． 。 ０ ７
关键 词 ： 络 拥 塞 ： 尾 丢 弃 ； 网 队 随机 早 期 检 测 ； Ｓ Ｎ ２
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