NS2网络仿真实验要点

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实

验

报

告

NS2网络仿真实验

何云瑞

13120073

电信研1301班

1．实验目的和要求

1．学会NS2的安装过程，并熟悉NS2的环境；

2．观察并解释NAM动画，分析Trace文档。

3．学会用awk和gnuplot分析吞吐量、封包延迟、抖动率和封包丢失率。2．实验环境

先在PC上安装VMware虚拟机，再在虚拟机上安装Ubuntu系统，最后再Ubuntu系统上安装NS2软件，本次实验采用的是NS-2.34版本。

3．基本概念

3.1 NS2简介

NS2是一款开放源代码的网络模拟软件，最初由UC Berkeley开发。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。它们之间采用TclCL进行自动连接和映射。考虑效率和操作便利等因素，NS2将数据通道和控制通道的实现相分离。为了减少封包和事件的处理时间，事件调度器和数据通道上的基本网络组件对象都使用C++编写，这些对象通过TclCL映射对OTcl解释器可见。

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。

3.2 NS2的功能模块

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。

（3）链路（link）：由多个组件复合而成，用来连接网络节点。所有的链路都是以队列的形式来管理封包的到达、离开和丢弃。

（4）代理（agent）：负责网络层封包的产生和接收，也可以用在各个层次的协议实现中。每个agent连接到一个网络节点上，由该节点给它分配一个端口号。

（5）封包（packet）：由头部和数据两部封包成。一般情况下，packet只有头部、没有数据部分。

（6）应用层（Application）：流量产生器（Traffic generators）创建了各种不同的概率模型来模拟产生实际网络中的业务流，它建立在UDP代理之上；应用模拟器（Simulated application）产生建立在TCP代理之上的业务流。

（7）数据记录：Trace，功能是能够详细记录模拟过程，同时，用户也可以根据自己的需要记录模拟过程中的任何一个细节，模拟结束后会产生out.tr文件；Monitor，NS2中有两种监测，队列监测（Queue Monitoring）和流量监测（Per-Flow Monitoring）。

（8）动画演示Nam，是基于Tcl/Tk的动画演示工具，用来把模拟的过程用可视化的方式呈现出来，模拟结束后会产生out.man文件。

（9）数据分析：gawk。awk是一种程序语言。它具有一般程序语言常见的功能。由于awk语言具有使用直译器(Interpreter)不需先行编译；变量无型别之分(Typeless)，可使用文字当数组的注标(Associative Array)等特色，所以使用awk 撰写程序比起使用其它语言更简洁便利且节省时间。awk还具有一些内建功能，使得awk擅于处理具资料列(Record)，字段(Field)型态的资料。此外，awk内建有pipe的功能，可将处理中的资料传送给外部的Shell命令加以处理，再将Shell 命令处理后的资料传回awk程序，这个特点也使得awk程序很容易使用系统资源。而gawk是GNU所开发的awk，最初在1986年完成，之后不断改进和更新，gawk包含awk的所有功能。

3.3 Trace文件的格式

（1）Event发生的事件类型。

+ 表示封包进入链路队列（Enqueue）

- 表示封包离开链路队列(Dequeue)

r 表示目的队列接受（receive）事件

d 表示队列丢弃(drop)封包事件

（2）time表示事件发生的时间

（3）From node表示封包发送节点的id

（4）From node表示封包传送目的节点的id

（5）Pkt type表示封包类型

（6）Pkt size表示封包的大小

（7）Flags表示标志项

（8）Fid为Flow id的简写，流标识符

（9）Src addr表示源地址，格式为：node.port。node为封包发送节点的id，port代表发送封包节点的端口号。

（10）Dst addr表示目的地址，格式为：node.port。node为封包接收节点的id，port代表接收封包节点的端口号。

（11）Seq num封包的序列号

（12）Pkt id封包的唯一标识符，表示封包的id。

3.4 CBR和FTP简介

CBR：Constant Bit Rate，固定传输速率。这是一个用来形容通信服务质量（Quality of Service，QoS）的术语。和该词相对应的词是可变码率或可变比特率（Variable Bit Rate，缩写VBR）。当形容编解码器的时候，CBR编码指的是编码器的输出码率（或者解码器的输入码率）应该是固定制（常数）。当在一个带宽受限的信道中进行多媒体通信的时候CBR是非常有用的，因为这时候受限的是最高码率，CBR可以更好的易用这样的信道。但是CBR不适合进行存储，因为CBR将导致没有足够的码率对复杂的内容部分进行编码(从而导致质量下降)，同时在简单的内容部分会浪费一些码率。