网络仿真技术文献综述

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网络仿真文献综述

摘要:网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型, 并模拟网络流量的传输, 从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。网络仿真技术以其独有的方法能够为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期,提高网络建设中决策的科学性,降低网络建设的投资风险。

网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型, 并模拟网络流量的传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。由于仿真不是基于数学计算，而是基于统计模型,因此，统计复用的随机性被精确地再现。

关键词:网络仿真;统计模型;仿真技术

1.前言

目前,数据网络的规划和设计一般采用的是经验、试验及计算等传统的网络设计方法.不过，当网络规模越来越大、网元类型不断增多、网络拓扑日趋复杂、网络流量纷繁交织时，以经验为主的网络设计方法的弊端就越来越显现出来了。网络规划设计者相对来说缺乏大型网络的设计经验，因此在设计过程中主观的成分更加突出。

数学计算和估算方法对于大型复杂网络的应用往往是非常困难的,得到的结果的可信性也是比较低的,特别是对于包交换、统计复用的数据网络，情况更是如此。因此,随着网络的不断扩充，越来越需要一种新的网络规划和设计手段来提高网络设计的客观性和设计结果的可靠性,降低网络建设的投资风险.网络仿真技术正是在这种需求拉动下应运而生的。网络仿真技术以其独有的方法能够为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期,提高网络建设中决策的科学性,降低网络建设的投资风险。

网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型, 并模拟网络流量的传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。由于仿真不是基于数学计算, 而是基于统计模型,因此，统计复用的随机性被精确地再现。它以其独有的方法为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期,提高网络建设中决策的科学性,降低网络建设的投资风险.

2.网络仿真软件比较分析

网络仿真软件通过在计算机上建立一个虚拟的网络平台，来实现真实网络环境的模拟,网络技术开发人员在这个平台上不仅能对网络通信、网络设备、协议、以及网络应用进行设计研究，还能对网络的性能进行分析和评价.另外，仿真软件所提供的仿真运行和结果分析功能使开发人员能快速、直观的得到网络性能参数,为优化设计或做出决策提供更便捷、有效的手段．因此运用网络仿真软件对网络协议、算法等进行仿真已经成为计算机网络通信研究中必不可少的一部分。

2.1 OPNEＴ仿真软件介绍

Ｔechnology公司的OPＮET仿真软件能够满足大型复杂网络的仿真需要．

２。１。1 OPNEＴ具有的突出特点

1.提供三层建模机制,最底层为Ｐrocess模型，以状态机来描述协议;其次为Node 模型,由相应的协议模型构成,反映设备特性；最上层为网络模型.三层模型和实际的网络、设备、协议层次完全对应,全面反映了网络的相关特性。

2.提供了一个比较齐全的的基本模型库，包括：路由器、交换机、服务器、客户机、AＴＭ设备、DSL设备、IＳＤＮ设备等等。ﻫ３.采用离散事件驱动的模拟机理（discreｔｅeｖeｎt ｄｒｉveｎ)，与时间驱动相比,计算效率得到很大提高。

4。采用混合建模机制，把基于包的分析方法和基于统计的数学建模方法结合起来，既可得到非常细节的模拟结果,也大大提高了仿真效率.

5。OPNＥT具有丰富的统计量收集和分析功能。它可以直接收集常用的各个网络层次的性能统计参数，能够方便地编制和输出仿真报告。ﻫ６．提供了和网管系统、流量监测系统的接口,能够方便的利用现有的拓扑和流量数据建立仿真模型，同时还可对仿真结果进行验证．ﻫ２。1.2 OPNET的缺点ﻫ 1.价钱昂贵，OPNET 的单使用者授权费超过2万５千美金。价格的因素使得盗版猖獗。ﻫ 2.学习的进入障碍很高,通过专门培训而达到较为熟练程度至少需一个多月的时间。

3。仿真网络规模和流量很大时,仿真的效率会降低。目前解决方法:采用分层的建模方法,汇聚网络流量,简化网络模型；背景流量和前景流量相配合;流量比例压缩方法；优化调整仿真参数设计;路由流量的简化;结果分析;如何针对不同的统计参数,选择合适的结果收集和处理方法。来源：(广东省电信科学技术研究院）ﻫ4。软件所提供的模型库是有限的，因此某些特殊网络设备的建模必须依靠节点和过程层次的编程方能实现。涉及底层编程的网元建模具有较高的技术难度，因为需要对协议和标准及其实现的细节有深入的了解、并掌握网络仿真软件复杂的建模机理。因此,一般需要经过专门培训的专业技术人员才能完成。编程的难度限制了ＯPNET的普及与推广。此外,建立在ＯPNET上的仿真平台当前无法脱离OＰＮET环境，也是OPNET 的一个局限性。

５.OPNET对路由协议的仿真比较适合，但是对链路的仿真好想就只能通过Pｉｐｅｌine staｇｅ来做.例如有用户试了把ｐｉpeline stage中rａdiｏ的propagａｔion delay model的传输速度(dｅfault值是光速）改为声波在海水中的速度15０0m/s，但

是仿真出来的ｐropagaｔｉon delａy结果居然没太大的改变．而根据使用经验matl ａｂ或者ｓpｗ就比较合适做链路层的仿真。

2.2 NS(NＥTWORＫ SIMＵＬAＴＯＲ)简介

NS是一个由UC Bｅrkeley开发的用于仿真各种IP网络的为主的优秀的仿真软件。该软件的开发最初是针对基于UNIX系统下的网络设计和仿真而进行的。ﻫNS的设计实现了使用两种程序设计语言,C＋+和Ｏｔｃl。这两种程序设计语言都是面向对象的。Ｃ++程序模块的运行速度非常快，是强制类型的程序设计语言,容易实现精确的，复杂的算法，但是修改和发现,修正bug所花费的时间较长,因为它比较复杂。Otｃl是脚本程序编写语言,是无强制类型的，比较简单，容易实现和修改，容易发现的修正bug,虽然它的运行速度和Ｃ++的模块相比要慢很多。

ＮＳ设计的出发点是基于网络仿真,它集成了多种网络协议，业务类型,路由排队管理机制,路由算法.此外，NS还集成了组播业务和应用于局域网仿真有关的部分、MＡC层协议。其仿真主要针对路由层,传输层，数据链路层展开,因此NS可以进行对固定,无线,卫星以及混合等多种网络的仿真。但它最适用于TCP层以上的模拟。NS的特点是源代码公开;可扩展性强;速度和效率优势明显．ﻫ2。2.1 ＮＳ与O ＰNET优缺点比较

1.OPNET与NS2的关系有点象wiｎdows和lｉnux的关系。而它们也分别是在这两个环境下(OPNET在ｗiｎ,ＮS2在ｌｉｎux）安装使用最匹配.

2.ＯＰNＥＴ是商业软件，所以界面非常好。功能上很强大,界面错落有致，统一严格。操作也很方便,对节点的修改主要就是对其属性的修改。是优点也是其缺点,如果你需要特殊的节点或很适合自己的节点就不如NS2方便。同时,由于是商业软件所以版本推出不如NS2快。

3.ＮＳ2是自由软件,免费,这是与ＯPNET相比最大的优势,因此它的普及度较高,是OＰNEＴ强有力的竞争对手.

4．ＮＳ2界面不如ＯPＮET,虽然功能也很强大,但有很多零散的东西，刚学的时候很麻烦，不容易上手。操作上比较方便，但由于不是同一公司开发的，所以格式上不是很统一，说明手册的条理也不是很好.没有现成的节点什么的你可以自己用Ｃ＋＋编，可以按照自己的意图来构造你想要的节点。