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NS2网络仿真实验.

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移动自组织网络

实

验

报

告

NS2网络仿真实验

何云瑞

13120073

电信研1301班

2

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。 3

（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) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 4

Event Time From

node To

node Pkt

type Pkt

size Flags Fid Src

addr Dst

addr Seq

num Pkt id

（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。 5

FTP：File Transfer Protocol，文件传输协议，中文简称为“文传协议”，用于Internet上的控制文件的双向传输。同时，它也是一个应用程序（Application）。用户可以通过它把自己的PC与世界各地所有运行FTP的服务器相连，访问服务器上的大量程序和信息。FTP的主要作用，就是让用户连接上一个远程计算机（这些计算机上运行着FTP服务器程序）查看远程计算机有哪些文件，然后把文件从远程计算机上复制到本地计算机，或把本地计算机的文件送到远程计算机去。

3.5 其他概念

（1）丢包率：是一个比率，表示在单位时间内未收到的数据封包数与发送的数据封包数的比率，由于信号衰减、网络质量等诸多因素的影响，可能产生数据封包的丢失。

（2）端到端时延：是由各种因素引起的，包括打包和解包时延，以及网络传送时延，本文中主要讨论的是网络传输时延。

（3）吞吐量：单位时间内某个节点发送和接受的数据量，单位一般为b/s。

（4）抖动率：网络延迟的变化量，它是由同一应用的任意两个相邻数据包在传输路由中经过网络延迟而产生的，由相邻数据包延迟时间差除以数据包序号差得到。

4．实验步骤

4.1 NS2的安装

本文NS2的安装参照博文：

/s/blog_53e4f67d0101f5tr.html

最终运行NS2自带simple.tcl得到图1，以示成功： 6

图1 NS2安装成功

4.2 Tcl脚本运行

本实验中编写的脚本simulator.tcl见附录一。实际模拟的网络结构图如图2所示。包含4个node，各节点之间都是以全双工的链路相连。n0和n2之间链路的带宽为2Mbps，延迟为10ms，为DropTail队列方式；n1和n2之间链路带宽为2Mbps，延迟为10ms，也为DropTail队列方式；n2和n3之间链路的带宽为1.7Mbps，延迟为20ms，也为DropTail方式。n0处有一个FTP的TCP流量产生器，n1处为CBR的UDP流量产生器，n3有一个接收TCP的sink和接收UDP的NULL。

图2 网络结构图 7

仿真结束后，会产生两个档案，一个是out.nam，这是给NAM用的，用来把仿真的过程用可视化的方式呈现出来，这可以让我们很直观的方式去了解封包传送是如何从来源端送到接收端。另一个档案是out.tr，这个档案记录了仿真过程中封包传送中所有的事件，例如第一笔记录是一个CBR的封包，长度为1000bytes，在时间0.1秒的时候，从n1传送到n2。

4.3 吞吐量、封包延迟、抖动率和封包丢失率

4.3.1 封包延迟

测量CBR封包端点到端点间延迟时间的程序写在measure-delay.awk中。measure-delay.awk的具体代码查看附录。

在终端输入如下命令：

gawk -f measure-delay.awk out.tr > cbr_delay

此指令将运行结果存储到cbr_delay文件中，以便进行绘图。

接着输入gnuplot，得到下图

接着按下图输入，为接下来要画的时延图做标识：

8

运行上图最后一条指令后得到图3：

图3 封包延迟随时间的变化

4.3.2 抖动率

抖动率就是延迟时间变化量delay variance，由于网络的状态随时都在变化，有时候流量大，有时候流量小，当流量大的时候，许多封包就必需在节点的队列中等待被传送，因此每个封包从传送端到目的地端的时间不一定会相同，而这个不同的差异就是所谓的Jitter。Jitter越大，则表示网络越不稳定。

量测CBR flow抖动率的代码写在measure-jitter.awk内，具体见附录。

运行方法仿照4.3.1，可得下图4：

合集下载

基于NS2的网络拥塞控制算法的仿真研究

基于NS2的网络拥塞控制算法的仿真研究

第ｌ３卷第２２期２０１３年８月　１６７１—１８１５（２０１３）２２—６５３３—０７　科学技术与工程　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．１３　Ｎｏ．２２　Ａｕｇ．２０１３　⑥２０１３　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．　

计算机技术　

基于ＮＳ２的网络拥塞控制算法的仿真研究　

王珏余永胜郑智飞　

（江苏联合职业技术学院无锡交通分院，无锡２１４１５１）　

摘要　网络拥塞控制问题是网络研究中的最关键问题之一。对Ｔａｈｏｅ、Ｒｅｎｏ、ＮｅｗＲｅｎｏ、ＳＡＣＫ和Ｖｅｇａｓ等不同版本的ＴＣＰ源　端算法进行研究，利用ＮＳ２网络模拟器对线性网络和哑铃状网络环境的算法进行仿真研究。最后得出：在网络无竞争时，最　好选择Ｖｅｇａｓ算法；有竞争时，选择Ｒｅｎｏ、ＮｅｗＲｅｎｏ、Ｓａｃｋ算法为宜。　关键词　网络拥塞控制　ＮＳ２软件　公平性　网络仿真　丢失率　

中图法分类号ＴＰ　３９１．９；　文献标志码Ａ　

伴随着计算机网络的飞速发展，网络各方面的　

应用急剧增加，网络拥塞问题日益突出。拥塞控制　

是通过限制拥塞扩散和持续时间来减轻网络拥塞　

的一组操作，已成为国内外计算机网络领域研究的　

一个热门话题。网络产生拥塞的原因主要是端系　

统提供给网络的负载能力超过了网络资源的存储　

和处理能力，具体的表现为数据包时延增加，丢弃　

概率增大，从而使通信子网的有效吞吐量下降，有　

效利用率大大降低。　拥塞控制算法根据算法控制的区域，可以将拥　

塞控制算法分为两类：链路算法…（１ｉｎｋ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）　

和源算法　（ｓｏｕｒｃｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ），源算法是ＴＣＰ协议　

中使用最广泛的拥塞控制算法，屹今为止ＴＣＰ版本　

有许多，代表性的有Ｔａｈｏｅ　，Ｒｅｎｏ　，ＮｅｗＲｅｎｏ　，　

ＳＡＣＫ　和Ｖｅｇａｓ　等不同版本的ＴＣＰ算法，此五种　

算法也是本文研究拥塞控制的算法。　

为了深人研究网络拥塞控制算法，了解不同算　

法间的差异，综述设计了两种网络拓扑结构，使用　

基于NS2的网络仿真机制的研究

基于NS2的网络仿真机制的研究

第２８卷第３期　２００８年６月　惠州学院学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＵＩＺＨＯＵ　ＵＮＩＶＥＲＳⅡＹ　Ｖｏ１．２８．Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２０ｏ８　

基于ＮＳ２的网络仿真机制的研究　

汪华斌　

（惠州学院计算机科学系，广东惠州５１６００１）　

摘要：网络仿真是研究通信网络技术的有效工具。仿真模拟功能提供了实际网络和仿真器交互的能力。本　文介绍了ＮＳ２的结构及网络仿真的一般设计步骤，分析了网络仿真ＮＳ２中仿真模拟功能的设计和实现。并通过一　个网络仿真实例，阐述了ＮＳ２的网络仿真过程及结果分析方法。　关键词：仿真；模拟；网络仿真；代理；网络对象　中图分类号；ＴＰ３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—５９３４（２００８）０３—０ｏ４８一ｏ４　

１　引言　

随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的迅猛发展，网络流量越来越大，为了满足这种不断增长的需求，为了高效、可靠地设计现代通　信网络，必须有更先进的、更实用的设计手段和性能分析技术…。网络性能分析一般有两种方法：理论分析法和　

网络仿真法。人们在实践中发现，理论分析技术只能在一些理想化或比较简单的情况下才能起到较好的作用，若　

用来评估复杂的通信网络是极其困难的。因此，在许多情况下，网络仿真成了唯一可行的方法。　ＮＳ２是Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ（Ｖｅｒｓｉｏｎ２）的缩写，是一个事件驱动的网络仿真器，主要用于仿真各种网络协议和　

网络体系结构　。它为网络协议及算法的分析提供了一个良好的环境，能够方便地对已有的协议行为进行验证，　比较不同的算法对网络性能造成的影响。更重要的是ＮＳ２是完全免费、开源的，使用者可以自由进行修改及扩　

展。这是一个可扩展的、容易配置的、可编程的事件驱动仿真引擎，支持多个流行的ＴＣＰ（如ＳＡＣＫ、Ｔａｈｏｅ和Ｒｅ—　

ｎｏ）和路由调度算法，其源代码全部公开，提供开放的用户接口　，对计算机硬件没有特殊要求。　

２　ＮＳ２网络仿真器的组成　

２．１　ＮＳ２的基本组成　

NS2仿真实验报告

NS2仿真实验报告

Ns2简单有线网络仿真实验报告

一、 实验概述

1、 在windows系统下安装Centos虚拟机

2、 在Centos系统下安装NS2仿真工具包

3、 Nam方式示例

二、 实验内容

1) NS2仿真工具包安装说明

1. 在Centos系统下设置root账户

2. 解压NS2文件

3. 安装ns-allinone-2.35

设置环境变量

4. 验证NS2工具包安装情况

2) Nam方式

Otcl脚本

# 产生一个仿真的对象

set ns [new Simulator]

#针对不同的资料流定义不同的颜色，这是要给NAM用的

$ns color 1 Green

$ns color 2 Red

#开启一个NAM trace file

set nf [open out.nam w]

$ns namtrace-all $nf

#开启一个trace file，用来记录封包传送的过程

set nd [open out.tr w]

$ns trace-all $nd

#定义一个结束的程序

proc finish {} {

global ns nf nd

$ns flush-trace

close $nf

close $nd

#以背景执行的方式去执行NAM

exec nam out.nam &

exit 0

}

#产生6个网络节点

set n0 [$ns node]

set n1 [$ns node]

set n2 [$ns node]

set n3 [$ns node] set n4 [$ns node]

set n5 [$ns node]

#把节点连接起来

$ns duplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail

$ns duplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail

(完整word版)NS2网络仿真实验

(完整word版)NS2网络仿真实验

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移动自组织网络

实

验

报

告

NS2网络仿真实验

何云瑞

13120073

电信研1301班

2

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。 3

（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。