OPNET网络仿真入门实例
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目录1 绪论2 关键技术2.1 网络仿真技术2.2 OPNET仿真流程3 办公楼网络需求分析3.1 性能评价指标3.2 主要拓扑类型3.3 关键设备4 网络规划建模及仿真分析4.1 原有网络建模4.1.1拓扑结构4.1.2 服务配置4.1.3 仿真分析4.2 扩展网络建模4.2.1 拓扑结构4.2.2 服务规划4.2.3 仿真分析4.3 分析总结5 小结参考文献OPNET仿真网络规划设计课设说明书1 绪论网络仿真是一个很有用的网络研究工具,它以系统理论、形式化理论、随机过程和统计学理论、优化理论为基础,在设计阶段,仿真方法提供一个虚拟模型来预测并比较各种方案的性能,通过对不同环境和工作负荷的分析和比较,来优化系统的性能。
随着网络技术的层出不穷,新的应用逐步普及,各单位的业务需求逐步增长,其对信息化的需求与日俱增,网络性能因此受到相应的影响,因此,,对网络进行改造是势在必行。
经过规划设计出来的网络,不能保证其可行性,导致网络应用性能降低的因素是多方面的,而网络测试正是一种可以有效提高网络系统及运行质量的方法,在测试的基础上,建立网络行为模型,并用模拟仿真的方法建立理论到实际的桥梁,是了解网络性能的有效方法。
本文以OPNET仿真软件为平台,对办公楼网络进行仿真分析,介绍校园网网络设计技术,涉及硬件、拓扑结构、主要性能指标、业务需求等,利用OPNET 对原有网络进行了建模并运行仿真,分析仿真结果,增加结点,再进行仿真、分析。
通过对仿真结果的分析,根据分析结果提出对网络改造方案,再次应用网络仿真软件测试改造后交换机的数据,判断改造后的网络性能是否优于原有网络。
2 原理分析2.1 网络仿真技术网络仿真技术是一种通过建立网络设备、链路和协议模型,并模拟网络流量的运输,从而获取网络设计和优化所需要的网络性能数据的仿真技术。
网络模型不仅可以在实施之前预测拓扑和设备规划,还有助于在网络的运行中保持其有效性。
网络仿真也被称为网络模拟,就是用计算机程序对通信网络进行模型化,通过程序的运行模仿通信网络的运行过程。
实验四:基于Opnet的网络设计【实验题目】基于Opnet的网络设计【实验目的与要求】(1)理解网络仿真的工作原理;(2)掌握Opnet的安装与使用;【实验需求】会安装Opnet仿真软件,并进行简单的一些场景仿真【实验步骤】1、Opnet的安装1)拔掉网线,如果有防火墙软件,打开UDP2047端口或者彻底关闭防火墙。
2)执行modeler_81_plxx_win32.exe,按照提示安装OPNET Modeler软件。
最后选择License类型时,请选择Standalone模式。
3)再执行modeler_doc_xxxx_win32.exe和models_81_xxx_win32.exe,按照提示安装文档和库文件。
4)将xxx\Opnet(8.1.A_PL8)\8.1.A_PL3_8_Crack目录下的所有文件拷贝到C:\Program Files\OPNET\8.1.A\sys\pc_intel_win32\bin下。
5)从Start Menu里运行OPNET Modeler,此时会提示无License,选择运行License Management,此时应该没有任何license。
6)关闭License Manager,但不要关闭OPNET Modeler。
7)从OPNET Modeler的Edit-Preference里检查license_server和license_server_ standalone设置是否正确。
如果之前选Standalone模式,license_server应该为 localhost,本机地址或主机名,licenser_server_standalone应该为TRUE(如下图)。
如果修改了某些设置,请重新启动OPNET(回到第5步)。
8)双击bin目录下的Mk_Lic.exe,回车继续,等到出现结束提示后,回车关闭该窗口。
(等待的时间会比较长,如果中途退出,license会不完全。
通信工程专业课程设计Ⅲ题目基于 OPNET 的局域网拓扑建模仿真学生姓名学号所在院(系)陕西理工学院物理与电信工程学院专业班级通信工程专业班指导教师完成地点陕西理工学院物理与电信工程学院实验室Xx日通信工程专业课程设计Ⅲ任务书院(系) 专业班级学生姓名一、装配实习主要内容基于 OPNET 的局域网拓扑建模仿真二、装配实习自 2 年月日起至 2 年月日止三、装配实习进行地点: 物理与电信工程学院实验室四、装配实习的内容要求:1、查资料在OPNET环境下建立网络模型;2、配置网络参数,完成网络性能的仿真;3、通过仿真结果分析网络性能;4、完成课程设计报告,并计算机打印。
指导教师系(教研室)通信工程教研室接受任务开始执行日期2011年12月26日学生签名基于OPNET的局域网拓扑建模仿真Xxx(陕西理工学院物理与电信工程学院通信班,陕西汉中723003)指导教师:xxx[摘要]OPNET 仿真模型库为客户提供了一系列的仿真模型。
在这些仿真模型的基础上,实现对网络的仿真。
为分析比较局域网中星形、树形和总线形3种典型的点到点拓扑的优缺点,运用优化网络工程工具(optimized Network Engineering Tools,简称OPNET)建立4种拓扑模型,并对其性能仿真。
通过分析仿真数据,对3种拓扑的延时时、通信量和负载进行比较。
给出了3种拓扑各自优缺点,从而为网络规划选择的最佳拓扑提供了技术参考。
[关键词] OPNET;仿真;拓扑;通信量[中图分类号]TN702 [文献标志码] AModeling and simulation of LAN topology based onOPNET(Grade08,Class3,Major of Communication Engineering,School of Physics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)Tutor:[Abstract] OPNET simulation model library offered to customs a series of simulation models . In order to compare and analysis the performance of typical three topology in local area network: star , tree and bus . The three , topology model is build up based on OPNET . which can realize simulation of the performance of the typical four---topology . By analyzing the simulating data , it compares the delay , traffic and load of the four---typical topology ,analysze the performance of the four---typical topology and offers the technological reference of the best topology to design a network [Key words] OPNET simulation topology traffic目录通信工程专业课程设计Ⅲ任务书 (I)引言 .......................................................................................................................................................... - 1 - 第一章 OPNET软件简介 ....................................................................................................................... - 2 -1.OPNET的起源 ............................................................................................................................... - 2 -2.OPNET建模机制 ........................................................................................................................... - 2 -3.产品结构 ...................................................................................................................................... - 3 -4.OPNET的特点 ............................................................................................................................... - 3 -5.OPNET的缺点 ............................................................................................................................... - 4 -6.涵盖功能 ...................................................................................................................................... - 4 -7.OPNET仿真模型库 ....................................................................................................................... - 5 - 第二章网络仿真测试 ...................................................................................................................... - 6 -1.引言 .............................................................................................................................................. - 6 -2.基于OPNET的局域网拓扑建模.............................................................................................. - 6 -2.1星形拓扑 ........................................................................................................................... - 6 -2.2环形拓扑 ........................................................................................................................... - 7 -2.3 树形拓扑 .......................................................................................................................... - 7 -2.4 总线形拓扑 ...................................................................................................................... - 8 - 仿真与结果分析 .................................................................................................................................... - 10 - 结论 ........................................................................................................................................................ - 12 - 致谢 ........................................................................................................................................................ - 13 -引言信息时代的到来,使网络的规模和结构变得越来越复杂。
OPNET局域网扩展实验目的:掌握项目编辑器(Project Editor)的使用,学习Modeler建模和分析的功能。
学会用IT Guru来模拟仿真的基本过程。
内容概述:使用IT Guru快速创建一个网络,收集反映网络性能的统计结果,运行仿真,并且分析这些结果解决网络中存在的问题。
为公司内部互联网的扩展制定一个合理的方案。
目前,公司在办公楼的第一层有一个星型拓扑网络,现在要在第二层增加另一个星型拓扑网络。
这时一个典型的“what-if”问题,所要解决的是确保增加的网络不会导致整个网络的连通失败,如图1-1所示。
图1-1 计划中扩展后的网络模型步骤:1.2 建立网络拓扑结构要创建一个新的网络模型,首先需要创建一个新的项目和一个新的场景。
关键概念一个项目为一系列场景的集合,而每个场景对网络建模的侧重点不同。
采用开始建立向导(Startup Wizard)来建立一个新的项目和一个新的场景。
开始建立向导有以下几个步骤:(1)选择网络拓扑类型。
(2)设定网络的范围和大小。
(3)设定网络背景图。
(4)选择对象模型家族。
开始建立一个场景步骤如下:(1)打开IT Guru。
(2)从File菜单中选择New...。
(3)从弹出的下拉菜单中选择Project并单击OK按钮。
(4)将你的项目命名为<initials>_Sm,场景命名为<initials>_first_floor。
<initials>用来区分同一项目的不同版本,比如可以将项目命名为1_sim。
将场景命名为1_first_floor。
(5)单击OK按钮。
这时出现开始向导,创建新的背景拓扑图,如图1-2所示。
图1-2 开始向导:创建新的背景拓扑图选定网络的范围,如图1-3所示。
图1-3 开始向导:选定网络范围指定网络的大小,如图1-4所示。
图1-4 开始向导:指定网络大小选择OPNET自带的对象模型家族种类,如图1-5所示。
OPNET网络仿真软件使用实例一﹑仿真案例:1.某个小公司现有职员10人,每个职员的计算机采用100 Mb/s集线器(HUB)的方式连接到一台服务器上。
请你采用指定的仿真软件(推荐使用OPNET或者ns2),对于以上的具体环境(自己选定集线器和服务器的型号),进行网络性能的仿真,给出网络的信道利用率、吞吐量、传输时延、排队延迟(queuing delay)等参数的仿真曲线,并对结果进行分析。
2.如果公司的用户数增加到50人,网络改用交换机的方式连接,并且增加二﹑仿真过程1.仿真模型的建立案例1的仿真模型如图一所示。
图中的node0至node9表示10个职员的计算机终端,LAN中的集线器(HUB)采用了ethernet16_hub;终端节点通过100_BASE_T 的双绞线与HUB连接。
Server是LAN中的服务器。
Application Config描述了LAN 中存在的服务应用的类型,Profile Config定义了客户机可以使用的服务类型,服务类型均定义为三种:Database,E-mail和FTP。
图一案例1的仿真模型案例2的仿真模型如图二所示。
图中的node0至node49表示了50个职员的计算机终端,Switch是LAN中的交换机,选的类型是ethernet64_switch,它能连接64个终端,终端节点也是通过100_BASE_T的双绞线与Switch连接。
WLAN_Router 作为无线接入点,在模型中有三个WLAN_Wkstn。
Server﹑Application Config 和Profile Config的服务类型与案例1相同,这样便于图形的比较分析。
图二案例2的仿真模型2.模型的仿真及仿真结果如上建立仿真模型后,分别对案例1和案例2进行仿真,得到了网络的信道利用率,吞吐量,传输时延和队列大小等参数的仿真曲线。
下面是对案例1和案例2参数曲线的比较与分析(图中的蓝线代表模型一的参数曲线,红线代表模型二的参数曲线)。
OP 仿真实验报告第一章实验任务1.1 实验一–设置一个仿真场景,假设PC有N台,服务器有M台,交换机和路由器根据N值进行配置–当N=30,60,90和M=1时,设置仿真场景,配置连接设备,服务器配置FTP、TEL 、等服务,给出N不同取值时:1)整个络平均延迟对比曲线图2)服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图3)服务器CPU负载变化对比曲线图–当N=90,M分别取值1和2时,设置仿真场景,配置连接设备,服务器配置同上,给出M不同取值时:1)整个络平均延迟对比曲线图2)服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图3)服务器CPU负载变化对比曲线图。
1.2 实验二RIP协议的OP 仿真分析第二章 OP 络建模及仿真方法2.1 OP 简介OP 是 6年由美国MIL3 Inc.(现在为OP Technologies Inc.)研制的,最初是用于军事需要,但很快就发展成为一款商业化软件,并成为目前世界上最先进的络仿真和开发工具之一。
现在全球大约有2700个OP 用户,涉及企业、军事、教育、银行、保险等多个领域,被第三方权威机构评为“世界级络仿真软件第一名”。
作为商业软件的OP 价格非常昂贵,但它也提供了专门用于教育和科研的版本,如OP IT Guru。
OP 支持面向对象的建模方式,并提供图形化的编辑界面,更便于用户使用;采用离散事件驱动的模拟机理,使计算效率得到了很大提高;将基于包的分析方法和基于统计的数学建模方法结合起来,大大加快了仿真速度,而且可以得到更加细节化的模拟结果;在物件拼盘中,包含了详尽的模型库:路由器、交换机、服务器、客户机、ATM设备、DSL设备等,还有其它厂商的配备,使OP 在新络项目的设计以及对现有络的分析方面都有卓越表现;它为通信协议和路由算法的研究提供了与真实络相同的环境。
此外,功能完善的结果分析器为络性能的分析提供了有效而又直观的工具;提供了多种业务模拟方式;具有丰富的收集分析统计量,查看动画和调试等功能;它可以直接收集常用的各个络层次的性能统计参数,能够方便地编制和输出仿真报告。
实验报告册课程名称: TCP/IP协议分析实验名称:实验3:基于Opnet的路由协议仿真学号: 120708112姓名:王鹏学院名称:新媒体学院班级: 12网络工程1任课教师:张宝军学期: 13-14-2学期报告分数:实验3:基于Opnet的路由协议仿真1实验目的和要求1)熟悉Opnet网络仿真软件的使用;2)RIP路由协议仿真与分析;3)OSPF路由协议仿真与分析;4)BGP路由协议仿真与分析。
2实验设备及材料操作系统:Windows 2003/XP主机网络模拟器:OPNET3实验内容3.1 OPNET实例试想一下,你需要为公司内部互联网的扩展制定一个合理的方案。
目前,公司在办公楼的第一层有一个星型拓扑的网络,现在要在第二层增加另一个星型拓扑网络。
这时一个典型的“what-if”问题,所要解决的是确保增加的网络不会导致整个网络的连通失败,如图2所示:图2. 计划中扩展后的网络模型3.1.1步骤1:创建新的项目和场景1) 打开Modeler。
2) 从File 菜单中选择New...。
3) 从弹出的下拉菜单中选择Project 并单击OK。
图3. 新建项目和场景4) 单击OK 按钮, 出现开始向导,创建新的背景拓扑图,如图4所示:图4. 开始向导:创建新的背景拓扑图5) 单击Next,选定网络的范围,如图5所示:图5. 开始向导:选择网络范围6) 单击Next,指定网络的大小,如图6所示:图6. 开始向导:指定网络大小7) 单击Next,选择OPNET 自带的对象模型家族种类,如图7所示:图7. 开始向导:选择对象模型家族种类8) 单击Next,再次确认环境变量,如图8所示:图8. 设置完毕的开始向导9) 单击完成,这时出现大小和规格如同所指定的工作空间,同时弹出一个对象模板(包含刚刚选定的对象模型家族的所有模型),如图9所示:通过对象模板中的节点和链路模型来创建网络模型。
节点模型:代表实际的设备。
opnet实验报告范例OPNet仿真实验报告第一章实验任务1.1 实验一–设置一个仿真场景,假设PC有N台,服务器有M台,交换机和路由器根据N值进行配置–当N=30,60,90和M=1时,设置仿真场景,配置连接设备,服务器配置FTP、TELNET、WWW、SNMP等服务,给出N不同取值时:1)整个网络平均延迟对比曲线图2)服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图3)服务器CPU负载变化对比曲线图–当N=90,M分别取值1和2时,设置仿真场景,配置连接设备,服务器配置同上,给出M不同取值时:1)整个网络平均延迟对比曲线图2)服务器与交换机链路的平均吞吐量对比曲线图3)服务器CPU负载变化对比曲线图。
1.2 实验二RIP协议的OPNET仿真分析第二章 OPNET网络建模及仿真方法2.1 OPNET简介OPNET是1986年由美国MIL3 Inc.(现在为OPNET Technologies Inc.)研制的,最初是用于军事需要,但很快就发展成为一款商业化软件,并成为目前世界上最先进的网络仿真和开发工具之一。
现在全球大约有2700个OPNET用户,涉及企业、军事、教育、银行、保险等多个领域,被第三方权威机构评为“世界级网络仿真软件第一名”。
作为商业软件的OPNET价格非常昂贵,但它也提供了专门用于教育和科研的免费版本,如OPNET IT Guru。
OPNET支持面向对象的建模方式,并提供图形化的编辑界面,更便于用户使用;采用离散事件驱动的模拟机理,使计算效率得到了很大提高;将基于包的分析方法和基于统计的数学建模方法结合起来,大大加快了仿真速度,而且可以得到更加细节化的模拟结果;在物件拼盘中,包含了详尽的模型库:路由器、交换机、服务器、客户机、ATM设备、DSL设备等,还有其它厂商的配备,使OPNET在新网络项目的设计以及对现有网络的分析方面都有卓越表现;它为通信协议和路由算法的研究提供了与真实网络相同的环境。
OPNET仿真报告一、实验目的1.掌握OPNET最基础的入门方法2.验证不同条件下网络的特性3.利用OPNET提供的网络设备,信道组件等构造期望的网络拓扑结构,最终达到灵活组合运用OPNET的目的。
二、实验步骤1> 首先,仿真一个星形网络,因为星形网络是最基本的几种网络结构之一,从最基本的入手,由简到难,可以深入了解OPNET。
下面介绍一下我仿真星形网络的步骤。
打开OPNET,新建一个工程,给工程和场景分别命名。
设置向导。
设置一个office的Network scale, 再选择Technologies,使Sm_Int_Model_List后面的include变为yes。
设置拓扑结构。
选择星形网络,确定此拓扑的中心节点,节点数目,位置等参数。
添加服务器。
添加完服务器,用传输线连接。
选择要测量的参数。
例如星形网络是测整体的延迟。
运行,仿真,查看结果。
再利用同样的方法建立一个15个节点的网络,同样测量延迟和负载情况。
下图为最后得出的仿真图形比较仿真结果,得出结论。
结论为:当节点数增加时延迟变大,负载量变小。
2>然后再来仿真一个Aloha 和CSMA模型。
首先,仿真Aloha模型。
创建Aloha发射机进程模型创建一个通用发射机节点模型创建一个通用接收机进程模型创建一个通用接收机节点模型构建网络模型下面分别描述各个模型的仿真步骤。
A创建发射机进程模型:新建process model,在工作区添加三个状态,给每个状态命名,并改变状态。
3个状态之间用传输线连接,从idle到tx_pkt之间的连接可以通过改变condition 来实现,如图所示打开Header Block输入代码并保存。
打开State Variable Block改变Type,Name和Comments。
双击init上部打开Enter Executives输入代码并保存,同样对tx_pkt操作,只是程序段不同。
定义global attribute。
OPNET网络仿真入门实例OPNET简介OPNET最早出自麻省理工学院的两个博士之手,最终得以商业化。
OPNET被广泛应用于精确模拟领域,例如网络设备制造领域的企业商Cisco以及运营商AT&T,都采用OPNET来做各种各样的网络环境模拟和调试。
在OPNET的各类产品中,Modeler几乎包含其他产品的所有功能,针对不同领域,主要的用途如下:(1)对于企业网的模拟,Modeler 调用自带的已经建好的标准模型组建网络,在某些业务应用达不到事先预想结果或服务质量未及规定要求,比如说网上电子交易过程中交易延迟、数据库服务等业务响应时间慢于正常情况时,Modeler捕捉重要的流量进行分析,从业务、网络、服务器三方面来找出瓶颈。
(2)对于比企业网更复杂的运行商(ISP)网络的模拟,Modeler把焦点放在整个业务层、流量的模拟,使得运营商可以有效地查出业务配置中产生的错误,例如网络中的哪些服务器配置不够妥善,让黑客容易攻击,有哪些业务的参数配置不合适等情形。
(3)针对研发的需要,Modeler提供了一个开放的环境,使用户能够建立新的协议和配备,并且能够将细节定义并模拟出来。
为使读者有一个生动、形象、更明确的理解,我们再进行如下说明解释:Modeler 所能应用的各种领域主要包括三个方面即端到端结构、新的协议开发和优化、网络和业务层配合如何达到最好的性能。
举例来说明一下吧,假设我们要将现有的IPv4的网络升级到IPv6的网络,需要确定采用哪种技术方式对转移效果来说比较好,这就属于端到端结构上的应用;新协议的开发,比如说目前流行的3G无线协议的开发,在系统级的仿真中,可以分析一种新的路由或调度算法如果使路由器或交换机达到QoS;在网络和业务之间如何优化方面,可以分析新引进的业务对整个网络的影响、网络对业务的要求,实际应用中网络和业务是对矛盾,通过Modeler模拟来查找网络和业务之间所能达到的最好的指标。
3. 实例分析上一节简要介绍了5款网络仿真软件,其中比较常用的是OPNET Modeler和NS2,很多大学和科研单位大都采用这两种工具进行网络方面的研究和设计分析。
这一节将通过一个实例来展示这两种网络仿真软件的特点,并对这两种软件进行比较分析。
在这个实例中,我们采用网络的拓扑结构如图1所示,图中有5个节点,其中0、1、2号节点是发送节点,4号节点是接收节点。
下面是使用OPNET Modeler和NS2两种软件的仿真过程。
图1:仿真网络的拓扑结构3.1 使用NS2进行网络仿真在本节中,笔者将使用NS2对图1中的网络进行仿真。
使用NS2进行网络仿真的第一步是编写OTCL脚本。
在OTCL脚本文件(example_ns2.tcl)中,笔者首先定义了5个节点和连接这5个节点的4条边:#定义5个节点set n0 [$ns node]set n1 [$ns node]set n2 [$ns node]set n3 [$ns node]set n4 [$ns node]#定义4条边$ns duplex-link $n0 $n3 1Mb 100ms DropTail$ns duplex-link $n1 $n3 1Mb 100ms DropTail$ns duplex-link $n2 $n3 1Mb 100ms DropTail$ns duplex-link $n3 $n4 1Mb 100ms DropTail要把节点n0、n1、n2定义为发送节点,即将Traffic Source(发送源)与节点n0、n1、n2相连,我们可以先定义下面的函数:proc attach-expoo-traffic { node sink size burst idle rate } {#获得模拟器实例set ns [Simulator instance]#建立连接节点的UDP对象set source [new Agent/UDP]$ns attach-agent $node $source#建立traffic源的对象并设置traffic参数set traffic [new Application/Traffic/Exponential]$traffic set packetSize_ $size$traffic set burst_time_ $burst$traffic set idle_time_ $idle$traffic set rate_ $rate$traffic attach-agent $source#建立发送者与接收者的关系$ns connect $source $sinkreturn $traffic}上面的函数返回发送源的句柄,因此,我们可以使用下面的语句将3个发送源与n0、n1、n2相连:set source0 [attach-expoo-traffic $n0 $sink0 200 2s 1s 100k]set source1 [attach-expoo-traffic $n1 $sink1 200 2s 1s 200k]set source2 [attach-expoo-traffic $n2 $sink2 200 2s 1s 300k]由上面的代码我们可以看出,每个数据发送源的峰值发送速率分别为100kbit/s、200kbit/s和300kbit/s。
网络仿真软件OPNET介绍与实例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。
strong网络仿真技术具有以下特点:一, 全新的模拟实验机理使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特点。
二, 网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的;三,使用范围广, 既可以用于现有网络的优化和扩容,也可以用于新网络的设计,而且特别适用于中大型网络的设计和优化;四,初期应用成本不高, 而且建好的网络模型可以延续使用, 后期投资还会不断下降。
OPNET介绍OPNET产品主要面向专业人士,帮助客户进行网络结构、设备和应用的设计、建设、分析和管理。
OPNET的产品主要针对三类客户,分成四个系列。
三类客户是指:网络服务提供商;网络设备制造商和一般企业。
四个系列产品核心包括:1.ServiceProviderGuru:面向网络服务提供商的智能化网络管理软件。
是OPNET公司的最新产品。
2.OPNET Modeler:为技术人员(工程师)提供一个网络技术和产品开发平台。
可以帮助他们设计和分析网络、网络设备和通信协议。
3.ITGuru:帮助网络专业人士预测和分析网络和网络应用的性能,诊断问题,查找影响系统性能的瓶颈,提出并验证解决方案。
4.WDM Guru,用于波分复用光纤网络的分析、评测。
OPNET Technology公司的仿真软件OPNET具有下面的突出特点,使其能够满足大型复杂网络的仿真需要: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;3. 采用离散事件驱动的模拟机理(discrete event driven),与时间驱动相比,计算效率得到很大提高。
OPNET网络仿真入门实例OPNET简介OPNET最早出自麻省理工学院的两个博士之手,最终得以商业化。
OPNET被广泛应用于精确模拟领域,例如网络设备制造领域的企业商Cisco以及运营商AT&T,都采用OPNET来做各种各样的网络环境模拟和调试。
在OPNET的各类产品中,Modeler几乎包含其他产品的所有功能,针对不同领域,主要的用途如下:(1)对于企业网的模拟,Modeler 调用自带的已经建好的标准模型组建网络,在某些业务应用达不到事先预想结果或服务质量未及规定要求,比如说网上电子交易过程中交易延迟、数据库服务等业务响应时间慢于正常情况时,Modeler捕捉重要的流量进行分析,从业务、网络、服务器三方面来找出瓶颈。
(2)对于比企业网更复杂的运行商(ISP)网络的模拟,Modeler把焦点放在整个业务层、流量的模拟,使得运营商可以有效地查出业务配置中产生的错误,例如网络中的哪些服务器配置不够妥善,让黑客容易攻击,有哪些业务的参数配置不合适等情形。
(3)针对研发的需要,Modeler提供了一个开放的环境,使用户能够建立新的协议和配备,并且能够将细节定义并模拟出来。
为使读者有一个生动、形象、更明确的理解,我们再进行如下说明解释:Modeler 所能应用的各种领域主要包括三个方面即端到端结构、新的协议开发和优化、网络和业务层配合如何达到最好的性能。
举例来说明一下吧,假设我们要将现有的IPv4的网络升级到IPv6的网络,需要确定采用哪种技术方式对转移效果来说比较好,这就属于端到端结构上的应用;新协议的开发,比如说目前流行的3G无线协议的开发,在系统级的仿真中,可以分析一种新的路由或调度算法如果使路由器或交换机达到QoS;在网络和业务之间如何优化方面,可以分析新引进的业务对整个网络的影响、网络对业务的要求,实际应用中网络和业务是对矛盾,通过Modeler模拟来查找网络和业务之间所能达到的最好的指标。
软件的安装图1OPNET的安装比较简单,在此我们要说明的是安装Modeler的时候,有三个可执行安装程序,首先要安装software文件夹里的exe安装文件,然后接着选择任意顺序安装documentation和modeler文件夹里的exe安装文件,按照默认安装方式进行基本操作即可。
有兴趣做深入开发研究的读者要注意,Modeler全部功能得以正常工作有赖于相关环境变量的设置,同时开发者在安装OPNET之前安装VC工具时一定要在注册环境变量选项前打勾。
对于Modeler环境变量的配置,由于本文主要针对入门者,所以不需要过多涉及讲解,我们简单说明如下:在Windows下,在我的电脑上单击鼠标右键,点选“属性”—“高级选项卡”—“环境变量”打开环境变量配置对话框,在用户变量中主要添加编辑三个变量:include,lib,path,如图一所示。
要添加的include路径目录主要包括VC、OPNET以及自定义的所有include文件目录;lib路径目录主要包括VC、OPNET的所有lib文件目录;path路径目录主要包括VC的\common\tools\WinNT、\MSDev98\bin、\common\tools、VC98\bin 以及OPNET的\sys\pc_intel_win32\bin。
OPNET仿真的步骤我们在使用OPNET进行网络仿真时,大体可以分成简单地概述为六个步骤:配置网络拓扑(topology)、配置业务(traffic)、收集结果统计量(statistics)、运行仿真(simulation)、调试模块再次仿真(re-simulation)、最后发布结果和拓扑报告(report)。
现在我们将用实际例子来说明一下OPNET的应用,本例程将使用OPNET Modeler快速创建一个网络,然后收集反映网络性能的统计结果,运行仿真,并且通过分析这些结果来解决网络中存在的问题。
本例侧重于项目编辑器(Project Editor)的使用,展示Modeler建模和分析的功能,学会用OPNET来仿真模拟的基本过程。
热身准备在例程开始之前,首先先喝点开胃汤,有一些重要的基本概念是需要我们理解掌握的,有助于我们更加清晰明白地向主题进军:项目(project)和场景(Scenario)一个项目说白了就是一组仿真环境,一个场景就是其中的一个仿真环境。
场景是网络的一个实例,一种配置,具体来说就是拓扑结构、协议、应用、流量以及仿真配置。
在Modeler 仿真时,最高层次永远是一个项目,每个项目底下至少包含一个仿真场景,代表网络模型,它是具体的网络仿真环境配置。
项目的提出初衷是方便对不同的仿真结果进行比较。
项目提供场景复制功能,可以对场景进行备份,通过改变新场景的参数运行仿真来测试系统各方面的功能及是否存在瓶颈。
子网(Subnet)OPNET子网和TCP/IP的子网不是同一个概念。
OPNET的子网是将网络中的一些元素抽象到一个对象中去。
子网可以是固定子网、移动子网或者卫星子网。
子网不具备任何行为。
只是为了表示大型网络而提出的一个逻辑实体。
用一个简单的例子来说明,如运营商的骨干网,例如把骨干网的所有路由器放到一个视图里,肯定会十分凌乱,不如按照省份将同一省份的路由器都放到同一个子网中,然后以省份的名称来命名每个子网的名字,构建成的网络看上去就会比较有条理。
节点(Node)节点通常被看作设备或资源,由支持相应处理能力的硬件和软件共同组成。
数据在其中生成、传输、接收并被处理。
Modeler包括三种类型的节点:第一种为固定节点,例如路由器、交换机、工作站、服务器等都属于固定节点;第二种为移动节点,例如移动台、车载通信系统等都是移动节点;第三种为卫星节点,顾名思义是代表卫星。
每种节点所支持的属性不尽相同,如移动节点支持三维或二维的移动诡计,卫星节点支持卫星轨道。
链路(Link)相对固定节点、移动节点以及卫星节点,链路也有不同的类型,有点对点的链路、总线链路以及无线链路。
点对点的链路在两个固定节点之间传输数据;总线链路是一个共享媒体,在多个节点之间传输数据;无线链路是在仿真中动态建立的,可以在任何的无线收发信机之间建立。
卫星和移动节点必须通过无线链路来进行通信,而固定节点除了有线链路外,也可以通过无线链路来建立通信连接。
仿真随机种子(Seed)Seed是产生随机数的种子值,反映随机数的状态。
只要选定一个种子值,整个随机事件系统就固定了,复杂仿真的随机过程就成了一次实现。
目的是测试仿真系统的稳健性,具体来说,针对不同的Seed值进行一系列仿真,每次不同Seed值对应的仿真结果相近,则表明建立的模型有较高的稳健性(Scalability)。
一般在发布仿真结果之前都要改变仿真种子进行多次测试,如果结果完全改变,则说明模块有疏漏,所得的结果只是一个特例,而不能完全反映系统的性能。
模块(Modul)与仿真(Simulation)对于某个协议的仿真,可能因为其涉及的事件以及相互的联系非常庞大,造成建模的困难,这时把该协议分解成一系列的协议行为,对于这些行为进行单独建模后通过有限状态机把它们联系起来后便形成一个系统,这个系统可以称之为模块,它将抽象的协议直观化。
而仿真是基于一系列模块的一组实验,它反映模块与模块之间的相互作用关系。
模型、模块和对象模型通常指的是进程模型、节点模型和网络模型。
模块具有实在的物理意义,例如进程模块,就是节点模型里的小方块。
对象分为两种:一种是抽象对象,如复合属性;第二种是具体对象,例如模块、节点、收信机、发信机。
在OPNET中对象提出的目的是设置和获得它的属性,因此对性需要有它的对象ID号Objid,作为程序获取对象属性的依据,一般是通过IMA核心函数获取或设置对象的属性。
实例说明好,现在我们就开始我们的实例讲解,我们到底要创建一个什么样的网络,有什么样的要求呢?简单来说吧,我们现在需要为某公司的内部互联网的扩展制定一个合理的方案。
目前,该公司在办公室的第一层有一个星型拓扑网络,现在要在第二层上增加另一个星型拓扑网络。
用专业点语句来描述的话,这就是一个典型“what-if”问题,所要解决的是确保增加的网络不会导致整个网络的连通失败。
建立网络拓扑结构要创建一个新的网络模型,首先要创建一个新的项目和一个新的场景。
重要应用知识点:采用开始建立向导(Startup Wizard)来建立一个新的项目和一个新的场景。
开始建立向导有以下几个步骤:一,选择网络拓扑类型;二设定网络的范围和大小;三,设定网络背景图;四,选择对象模型家族。
好,现在我们正式入手,开始创建一个场景步骤如下:(1)打开Modeler。
(2)从FILE菜单中选择New...。
图二(3)从弹出的下拉菜单中选择Project并单击OK按钮,如图二所示。
图三(4)将你的项目命名为场景命名为。
用来区分同一项目的不同版本,比如可以将项目命名为X_SM,将场景命名X_first_floor,其中X可以是数字1、2、3等,用来区别同一项目的不同的版本,比如我们现在就将项目命名为1_SM,将场景命名1_first_floor,如图三所示。
(5)单击OK按钮。
这时出现开始向导,创建新的背景拓扑图,如图四所示。
图五选定网络的范围,在此我们选择office(办公室)选项,如图五所示,点击next进入下一步。
指定网络的大小,按照默认即可,如图六所示,点击next进入下一步。
选择OPNET自带的对象模型家族种类,如图七所示,点击next进入下一步。
再次确认环境设置,如图八所示。
图九这时出现指定大小和规格的工作空间,同时弹出一个对象模板(包括刚刚选定的对象模型家族的所有模型),如图九所示。
我们在仿真应用中通过对象模板中的节点和链路模型来创建网络模型。
进行到这里的时候,我们可一定要注意工作空间和对象模板这两个概念,因为后面我们的主要操作都是依托这二者来进行的,所以在此声明,以防读者阅读到后面的操作时对这些基本概念无印象而茫然迷惑。
重要应用知识点:节点模型:代表实际的设备链路模型:代表连接设备的物理媒介,可以是电缆或者光缆等。
可以通过对象模板中的图表直观地看出节点模型和链路模型。
重要应用知识点:有三种方法可以来创建网络拓扑,任选其一:①导入拓扑图从对象模板中。
②选择模型并放置在工作空间中。
③使用快速拓扑配置工具。
在此我们选择使用第三种方法,快速拓扑配置通过指定参数(节点模型和链路模型),一次性创建规则的拓扑结构。
(6)从topology(拓扑)菜单中选择rapid configuration(快速配置),如图十所示。
图十一(7)从配置下拉列表中选择Star(星型),单击OK...,如图十一所示。
接下来需要为网络指定节点模型和链路模型。