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NS2网络仿真软件应用于教学中的研究
石太彬;童孟军
【期刊名称】《计算机时代》
【年(卷),期】2013(000)007
【摘要】网络技术的迅速发展,使计算机网络教学模式必须不断改进以满足实际需求.为此,在计算机网络课堂中引入了网络仿真软件NS2以辅助教学.NS2是一款优秀的开源软件,能够仿真计算机网络的众多协议,以及最新的网络技术.将NS2融入教学的同时,开发了相应的软件来管理NAM文件.这种教学模式可以使学生轻松地理解网络协议及其原理.
【总页数】4页(P62-65)
【作者】石太彬;童孟军
【作者单位】杭州电子科技大学计算机学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学计算机学院,浙江杭州310018
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
【相关文献】
1.NS2网络仿真软件在计算机网络教学中的应用 [J], 韩亚利;
2.NS2仿真软件在无线网络教学中的应用 [J], 李大勇
3.NS2网络仿真软件在计算机网络教学中的应用 [J], 韩亚利
4.NS2网络仿真软件在计算机网络教学中的应用 [J], 李玉霞
5.浅谈网络仿真软件在计算机专业网络教学中的应用——以NS2为例 [J], 邓志霞
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摘要：网络技术的迅速发展，使计算机网络教学模式必须不断改进以满足实际需求。
为此，在计算机网络课堂中引入了网络仿真软件ns2以辅助教学。
ns2是一款优秀的开源软件，能够仿真计算机网络的众多协议，以及最新的网络技术。
将ns2融入教学的同时，开发了相应的软件来管理nam文件。
这种教学模式可以使学生轻松地理解网络协议及其原理。
关键词： ns2；网络仿真；辅助教学；网络协议； nam文件管理软件中图分类号：g642.0 文献标志码：a 文章编号：1006-8228（2013）07-62-040 引言随着网络技术的飞速发展，传统的计算机网络教学受到较大的冲击，在教学中引入网络模拟显出了十分的必要性与重要性。
计算机网络教学一般可分为理论教学和实验教学两个部分，传统的教学模式存在很突出的问题。
首先，计算机网络课程从设计到许多复杂的概念和原理，教学中通常使用幻灯片来教学，无法简单灵活地来展示动态过程。
学生在学习中感到枯燥乏味，难以理解，导致渐渐失去兴趣。
其次，实验器材比较昂贵，实验室内配备的实验器材数量有限，很难达到较高标准的实验环境，并且实验的时间也是有限的，学生无法充分地理解并且掌握通信技术以及网络工程应用能力，久而久之更加感到无趣。
解决这一难题的有效方法是，在教学中引入网络模拟技术，使用nam工具，可以清晰地向学生展示网络协议的动态运行过程，提高学生的学习效率，改善教学效果。
1 ns2仿真软件简介ns2是一款开放源代码的网络模拟原件，由美国加州大学伯克利分校（uc berkeley）的mash研究组开发。
ns2能够仿真多种网络上的众多协议，这些协议涉及到网络的各个层次[1]。
ns2的本质是一个面向对象的离散事件模拟器[2]，所有的仿真都是由离散事件驱动的。
ns2采用c++和otcl两种开发语言进行开发，底层仿真引擎主要用c++编写，otcl作为仿真时的命令和配置语言。
c++是强制类型的程序设计语言，程序模块运行速度非常快，易实现精确复杂的算法。
５１计算机教育 2005.10教／育／信／息／化长时间以来，很多学生反映计算机网络的教学很枯燥，其实，很多计算机网络任课教师也反映这个问题，这主要是因为计算机网络原理涉及到很多协议和算法，这些内容在传统的实验环境下很难模拟或成本太高。
因此，很多高校的计算机网络教学仅仅是让学生练习组建局域网、网络命令、服务器或其他网络互连设备的配置，更有甚者，只是简单地通过ＩＥ访问Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，而很少深入到网络的内核，这直接影响到计算机网络的教学效果。
为此，我们构建了一个计算机网络仿真平台，不仅可以演示底层协议的工作原理，通过自己修改协议参数来改进协议并进行验证，还可以模拟网络拓扑和一些网络设备的工作方式。
仿真技术的引入，不仅节约了实验成本，极大地提高了学生的积极性，更提高了实验教学的水平和质量，仿真环境和真实环境结合，达到了很好的效果。
经过两年的应用，我校计算机网络的教学效果有了明显改善。
目前，知名的仿真软件主要有Ｓｅａｗｉｎｄ、ＯＰＮＥＴ、ＭＡＴＬＡＢ、ＮＳ２和ＧｌｏＭｏＳｉｍ。
我们采用了免费且开放源代码的网络仿真软件ＮＳ２。
ＮＳ２仿真软件工作机制ＮＳ２由编译和解释两个层次组成。
编译层包括Ｃ＋＋类库，而解释层包括对应的Ｏｔｃｌ类，用户以Ｏｔｃｌ解释器作为前台使用ＮＳ。
其体系结构如图１所示。
ＮＳ２仿真有两个层次：一个基于Ｏｔｃｌ编程，通过Ｔｃｌ脚本程序设计，利用现有的ＮＳ元素实现仿真，不用修改ＮＳ本身；另一个层次基于Ｃ＋＋（在图２中用虚线表示）和Ｏｔｃｌ的编程，利用Ｏｔｃｌ和ＮＳ的接口，编写Ｃ＋＋程序，然后重新编译ＮＳ来增加新的功能，从而实现仿真的目的，如图２所示。
对于本科生的实验教学来说，只需要用到第一种仿真方法，对于部分水平较高的学生，可以涉及到第二个层次。
使用ＮＳ２进行网络仿真的一般过程（如图２所示）为：（１）分析要解决的问题，建立模型；（２）编写Ｔｃｌ脚本，模拟问题的处理过程，或修改Ｃ＋＋代码并重新编译ＮＳ；（３）运行Ｔｃｌ脚本，得到仿真结果数据；（４）对结果数据进行分析，并以动画或静态图像来演示仿真结果。
————————＊获湖北省教育厅重点科研项目（2004X084，2004X085），湖北师范学院重点科研项目（2003A23）资助。
作者简介：柯宗武（1968--），男，湖北黄石，硕士，讲师，主要研究方向：计算机网络、嵌入式系统基于NS2的网络教学研究*柯宗武，洪家平，童钰，陈年生，董武世 湖北师范学院计算机科学系 湖北黄石 435002摘 要：网络仿真是研究网络协议的有效手段，同时也是向学生展示网络协议的工作状况和性能的方法。
本文介绍了网络仿真软件NS2的工作原理和特点，探讨了NS2在网络教学中的应用，并给出了应用实例。
关键词：网络协议；网络仿真； NS2 分类号：TP393The research of NS2-based network educationKE Zongwu,HONG Japing,TONG Yu,CHEN Niansheng,DONG Wushi(Department of Computer Science, Hubei Normal University, Huangshi, Hubei 435002)Abstract : Network simulation is a efficacious means of researching in network protocol, and it is a method of showing the working and capability of network protocol. This paper introduces the principle and characteristic of NS2, discuss the application of NS2 in network education, and provide an example.Keyword : Network protocol, Network simulation, NS21 引言“计算机网络”课程主要讲解计算机网络的工作原理，其中需要介绍大量的网络协议，在教学中一般只能从理论上进行分析，无法使用试验手段让学生获得感性认识，原因是构建一个试验的网络环境是非常困难的，另外，即使真实的网络环境可以获得，然而这种非理想的场景中影响因数众多，学生难以了解到各种因数带来的真正效果。
NS2在TCP协议教学中的应用研究
王晓锋;毛力
【期刊名称】《中国教育技术装备》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】TCP是计算机网络的最重要协议之一,但由于其实现机理复杂,因此成为计算机网络教学的难点.提出基于NS2的TCP教学演示,能针对连接建立、确认机制及拥塞控制等关键TCP协议实现机理进行分析和演示,增强教学效果.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】王晓锋;毛力
【作者单位】江南大学物联网工程学院江苏无锡214122;江南大学物联网工程学院江苏无锡214122
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.01
【相关文献】
1.基于NS2模拟软件的TCP协议实验设计 [J], 张雅琼
2.用NS2开发不同版本TCP协议的性能对比实验 [J], 黄镇建;蔡群英
3.基于NS2的无线网络中TCP协议算法性能分析 [J], 陈雪小
4.基于TCP协议的Android模拟器间通信在教学中的应用研究 [J], 许姗姗
5.基于TCP协议的Android模拟器间通信在教学中的应用研究 [J], 许姗姗;
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NS2仿真软件在TCP协议教学中的应用[摘要]网络仿真工具ns2应用于tcp协议的教学活动中，不仅可以向学生动态的显示tcp 数据流的流向、数据包丢弃等状态，而且可以静态的分析tcp协议的序号--确认的机制、窗口与流量控制和动态拥塞控制等方面的内容，从而使课堂教学活动变得生动、形象、直观，学生更好的理解和掌握tcl协议的本质和内涵。
[关键词]tcl协议 ns2 仿真教学一、引言tcp，即传输控制协议，是目前网络上使用最多的一种传输协议，它与ip协议相结合，组成了因特网协议的核心。
tcp协议采用各种机制（如采用序列号、确认、滑动窗口、流量控制和拥塞控制等）来保证端到端结点之间的可靠数据传输。
在传统的教学模式中，一般只能从理论上分析tcp协议的各种机制，无法使用试验手段让学生获得感性认识，原因是构建一个试验的网络环境是非常困难的，即使真实的网络环境可以获得, 然而这种非理想的场景中影响因素众多, 学生难以了解到各种因素带来的真正效果[1]。
因此，大多数学生感觉这些内容比较抽象空洞，难以理解和掌握，如此教学使得学生索然无味, 失去学习兴趣[2]。
目前，网络仿真技术广泛的应用在科学研究上。
网络仿真是使用计算机技术构造网络拓扑、实现网络协议的模拟网络行为，它包括网络拓扑仿真、协议仿真和通信量仿真, 模拟网络流量在实际网络中传输、交换等的过程[1]。
它能获取特定的网络特性参数, 进而可对网络性能进行研究和分析[3、4、5]。
目前应用最为广泛的网络仿真软件是ns2[6]。
它是一款源代码开放且免费的模拟软件，任何人都可以获得、使用和修改其源代码，因此使用ns2来构建特殊的网络仿真实验教学环境变得既灵活又方便迅速[7]。
因此，将网络仿真软件ns2应用到tcp协议的教学活动中，通过nam工具的动画演示可以清晰地向学生演示网络协议的运行过程，这有利于帮助学生掌握知识难点，提高学生的学习兴趣[8]。
同时，通过对比演示和仿真结果的追踪分析，可以使学生理解各种环境或因素对tcp协议及各种机制的影响，以及各种策略的优缺点，从而能切身体会和理解网络基础理论的实质，将抽象的网络概念形象化，把枯燥的网络原理具体化。
NS-2下的TCP和TCP Reno模块分析NS-2简介NS是由UC Berkeley开发的，基于C++和Otcl两种程序设计语言实现的网络环境模拟器，用于各种IP网络环境。
目前NS实现了对许多网络协议的模拟，如TCP，UDP，和数据源发生器（traffic source)如FTP，WWW，Telnet，Web，CBR和VBR等。
同时模拟了路由队列的管理机制，如Drop Tail，RED和VBR，也实现了Dijkstra和其他的路由算法。
本论文采用NS-2环境，分析了TCP和TCP Veno协议，并由此构造出NS-2下的TCP Veno协议环境。
如果不做说明，本章及以后的TCP协议都是指的TCP Tahoe协议。
NS-2下的TCP模块分析NS-2下的TCP模块介绍本测试采用了NS-2.26环境，TCP及TCP模块放在ns-allinone-2.26\ns-2.26\tcp 目录下，涉及tcp.h，，三个文件。
另外，各模块的默认参数文件ns-default.tcl放在ns-allinone-2.26\ns-2.26\tcl\lib目录下。
由于只是用于网络模拟，这里的TCP模块是单向代理，发送端和接收端分离开，接收端不能发送数据（只能发送ACK），而发送端也不能接收数据（只能接收ACK）。
单向连接对于我们的测试来说，是没有影响的。
TCP模块的和tcp.h文件包含TCP TAHOE及其各中改进版本可能用到的公用参数和公用子程序，改进版本包括TCP Vegas 、TCP Reno、NEW Reno，应用了其他一些改进算法的TCP如TCP ABS、TCP FACK、TCP QS等也用到了这些参数和子程序。
在这里我们对其他的改进算法不进行分析，仅分析接收和运行TCP Veno有关的参数和子程序。
TCP与上层应用层的数据交换（如FTP等）使用了send_msg(nbytes,char*) , 由FTP调用，将FTP的数据发送到TCP层。
NS2在计算机网络课程中的应用研究摘要：针对计算机网络课程的教学演示，分析当前主流的网络模拟技术，并介绍ns2网络模拟器的模拟流程，结合tcp协议和udp 协议，给出实例教学演示，增加学生的学习兴趣并增强了教师的教学效果。
关键词：计算机网络 ns2 tcp 协议 udp协议中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2012）012-163-021引言随着计算机网络的持续快速发展，系统结构的日益完善，已经深入到人们日常的工作、学习、生活等的方方面面。
正是伴随着计算机网络知识的普及，计算机网络课程成为了高校计算机专业的一门专业课。
该课程中涉及到大量的概念、原理以及抽象复杂的网络协议，这都成为了许多初学者的瓶颈。
以internet核心协议之一的tcp协议为例，tcp协议本身为了实现在不可靠的ip协议上进行可靠数据交付，包含了大量复杂的机制，而在教学过程中，针对网络协议的传输过程，仅通过演示课件达到直观、精确地展示效果非常困难；另一方面，网络实验平台的搭建受到院校经费和环境的影响，并不一定可以达到课程所需的要求。
基于此，为提升学生对网络课程的兴趣，而且由于网络模拟技术与工具的成熟，通过网络模拟软件，构建虚拟的tcp协议仿真模拟教学环境，一方面，增强学生对tcp协议和udp协议传输机理的直观理解，促进学生学习动力的产生；另一方面，为教师提供有力的网络教学辅助工具。
本文基于经典的ns2网络模拟软件，提出tcp 与udp协议连接建立、数据流传输等的分析和演示教学过程。
2网络模拟工具进展2.1 网络模拟技术介绍在计算机网络的研究方法中，商业软件的特点是价格昂贵且不具备开放性，从而对网络研究的进行产生了滞后的影响。
由于网络模拟技术的特点是成本低，具有开放性的软件包，且能用于研究尚未实施的网络机制，因此，为网络研究者提供了良好的研究平台和工具。
在众多的这类软件工具中，被网络研究人员广泛应用的主流工具有以下几种：（1）ns2。
NS-2网络模拟器在计算机网络教学中的应用探究刘艳艳;李玉龙【摘要】Currently,the teaching of university computer networks meets some problems：theory teaching is boring and hard tounderstand;practice teaching is in short with equipment,physical simulation environment cannot be built.We can apply NS-2,a network simulation software,to our teaching.By doing so,we can combine the theory teaching and practical teaching closely.This method will deepen student＇s understanding,improve their learning motivation,and achieve good teaching results.%目前,高校计算机网络课的教学普遍存在理论课枯燥乏味、难以理解,实验设备不足,无法搭建实物模拟环境等问题。
将一种常用的网络仿真软件NS-2作为辅助教学工具运用到计算机网络课程教学中,可使理论教学和实验教学紧密结合,加深学生的理解,提高学生的积极性,从而取得良好的教学效果。
【期刊名称】《河北软件职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(013)003【总页数】3页(P62-64)【关键词】计算机网络教学;NS-2;网络仿真【作者】刘艳艳;李玉龙【作者单位】兰州交通大学电子与信息工程学院,兰州730070;兰州交通大学数理与软件工程学院,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TP391.99在现代科技的发展进程中，物物相连的互连网（物联网）已成为新一代信息技术的重要组成部分，计算机网络知识的普及和应用也成为全民教育的一个重点，几乎所有的高校都以不同的形式开设了计算机网络课程，而这门课程具有较强的理论性和应用性，只靠传统的课堂讲授是远远不够的[1]。
计算机网络中TCP协议的研究与仿真TCP协议是计算机网络中最重要的传输协议之一，它实现了可靠的端到端数据传输，广泛应用于互联网中各种应用程序的通信。
TCP协议的研究与仿真是网络领域内的重要课题之一，通过对TCP协议的深入研究，可以揭示其复杂的数据传输机制，并从中发现优化的空间，提高网络的性能和可靠性。
本文将对TCP协议的特点、基本工作原理、数据传输流程、拥塞控制机制等方面进行详细介绍，并结合仿真实验，分析TCP协议性能的影响因素，并探讨如何通过优化TCP协议所能取得的改进效果。
一、TCP协议的特点TCP协议是一种基于连接方式的协议，它提供面向连接的可靠数据传输，因此应用程序能够保证数据的完整性和可靠性。
TCP协议在数据传输过程中，会对数据进行分段、计时、确认、重传等处理，保证数据能够按照正确的顺序、正确的方式传输到目的地。
与UDP协议相比，TCP协议具有以下特点：1. 可靠性：TCP协议提供可靠的数据传输，保证数据的正确性和完整性。
2. 面向连接：TCP协议是一种面向连接的协议，它在数据传输前需要进行三次握手建立连接，数据传输完成后需要进行四次挥手断开连接。
3. 流量控制：TCP协议能够根据网络环境和数据传输速度调整发送数据的速率，以防止数据拥塞或丢失。
4. 拥塞控制：TCP协议能够根据网络拥塞程度调整发送数据的速率，以减少拥塞，并使网络负载得到平衡。
二、TCP协议的基本工作原理TCP协议是基于字节流的协议，它将数据流分成若干个大小不等的数据段，每个数据段有一个序号，发送方在发送数据时按照序号进行分段发送，接收方按照数据段的序号进行接收和拼装。
TCP协议的基本工作流程如下图所示：1. 建立连接阶段：在建立TCP连接时，发送方向接收方发送SYN报文，接收方回复ACK报文，表示接收方接收到了发送方的请求，可以建立连接。
2. 数据传输阶段：在数据传输过程中，发送方将数据分成若干个数据段发送，接收方按照顺序接收数据段，并将接收到的数据段拼装成完整的数据。
