网络仿真软件OPNET
1.1 OPNET仿真软件概述
OPNET公司是全球领先的决策支持工具提供商，总部在美国华盛顿特区，主要面向网络领域的专业人士，为网络专业人士提供基于软件方面的预测解决方案。OPNET公司最早是由麻省理工学院（MIT）信息决策实验室受美国军方委托而成立的。1987年OPNET公司发布了第1个商业化的网络仿真软件，提供了具有重要意义的网络性能优化工具，使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。1987年以来，OPNET迅速而稳步地发展，作为高科技网络规划、仿真及分析工具，OPNET在通信、国防及计算机网络领域已经被广泛认可和采用。成千上万的组织使用OPNET软件来优化网络性能、最大限度地提高通信网络和应用的可用性。至今OPNET已经升级到了11.5以上版本。它的产品线除了Modeler 外，还包括ITGuru、SP Guru、OPNET Development Kit 和WDM Guru等。
OPNET的产品主要针对网络服务提供商、网络设备制造商和一般企业这3类客户。OPNET目前在全球有超过5000个客户，在全美设立了4个办事处，分别在加州、德州、北卡罗来纳州及马萨诸塞州，另外，OPNET也在全球设立了4个办事处，分别为法国的巴黎、英国的剑桥、澳大利亚的悉尼以及比利时的根特。新加坡经纬线科技公司是OPNET产品在亚洲地区的总代理。OPNET的全球部分电信级运营商客户，如AT&T、NTT DoCoMo、France Telecom等，这部分客户相对于中型企业，具有更复杂的网络结构和协议配置，因此管理起来更复杂。OPNET利用高网络智能来辅助运营商的网管人员管理网络，同时OPNET 具有很好的开放性和互联性，可以和当前很多流行的网络管理和监控软件一起协同工作，如HP公司的OpnetView、Tivoli公司的NetView、Cisco的Netflow以及Angilent公司的NetMetrix等。
目前OPNET的应用在国内还处于起步阶段，因此OPNET具有很大的研究及应用价值。
1.2 OPNET仿真技术
1.2.1三层建模机制
网络是复杂的系统，OPNETModeler建模采用层次化和模块化的方式，将复
杂的体系分解为不同的层次结构，每层完成一定的功能，一层内又由多个模块组成，每个模块完成更小的任务。网络域、节点域、进程域是构建OPNET Model 模型的三个层次。
节点域建模的方法是基于节点模块，每个节点模块实现节点行为的某一方面，诸如数据生成、数据存储、数据的处理或选路和数据的传输等。多个节点模块的集合构成功能完整的节点。模块间用包流线或统计线相连，其中包流线承载了模块间数据包的传输，统计线可实现对模块待定参数变化的监视，通过modules，paeketstreams和statistic wires的联合使用，用户可对节点的行为进行仿真。节点模块根据功能可以划分为处理器类、数据流线类和收/发机类三种。处理器类功能的实现是在进程域中通过Pro-C编程完成的。数据流类和收/发机类是通过管道阶段模型实现的。是通过管道阶段模型实现的。
作为三层建模机制的最底层，进程模型是实施各种算法的载体，因此是建模仿真过程中最重要的部分，同时也是最难实现的部分。进程模型主要用来刻画节点模型里的处理机以及队列模型的行为，可以模拟大多数软件或者硬件系统，包括通信协议、算法、排队策略、共享资源、特殊的业务源等。进程模型主要由状态和转移线构成。状态就是进程在仿真过程中所处的众多模式之一，状态之间是互斥和互补的，进程在某一时刻只能处在一个状态中，而所有的状态则构成了进程状态空间的全集。状态分为两类，强迫状态和非强迫状态，强迫状态是不允许停留的状态，当进程进入强迫状态时，仿真核心将强迫进程立刻转移到下一个状态。而非强迫状态不同，当进程进入非强迫状态后，将停留在此状态，等待事件、其他进程或仿真核心的触发。在每个进程模型中都至少有一个初始状态，是进程被访问的第一个状态，既可以是强迫状态，也可以是非强迫状态。
每个状态都有相应的动作与其对应，在Pro-C中这些动作被称为执行代码。状态的执行代码分为两部分，上面部分称为进入代码，是进程进入该状态时执行的动作；下面部分称为离开代码，是进程离开状态时执行的动作。非强迫状态被认为是系统真正的状态，因为当进程执行完非强迫状态的进入代码后，进程就处于阻塞，等待新的触发，而强迫状态是为了实际编程和状态控制的需要而提出的一种状态，进程不会停留在该状态。
转移则描述了进程模型从一个状态向另一个状态转移的过程和条件，包含4
个部分：源状态、目的状态、转移条件和转移执行代码。其含义为在源状态时，进程只要完成源状态的离开代码，就立即对转移条件进行判断，当转移条件成立，则执行转移代码，之后转移到目的状态。转移分为条件转移和无条件转移，分别用虚线和实线表示。
Proto-C语言是进程建模中支持各种算法实现的OPNET独有的语言。他包括三个方面，在限状态机，OPNET核心函数，标准的C和C＋＋。
Modeler采用阶层性的模拟方式，从协议间关系看，节点模块建模完全符合OSI标准，业务层-TCP层-IP层-IP封装层-ARP层-MAC层-物理层；从网络物件层次关系看，提供了三层建模机制，最底层为进程模型，以状态机来描述协议；其次为节点模型，由相应的协议模型构成，反映设备特性；最上层为网络模型。三层模型和实际的协议、设备、网络完全对应，全面反映了网络的相关特性。在过程层次模拟单个对象的行为，在节点层次中将其互连成设备，在网络层次中将这些设备互连组成网络。几个不同的网络场景组成“项目”，用以比较不同的设计方案。OPNET中的建模工作在3种不同的层中完成，这3种层次也称为3个域。
Modeler采用面向对象模拟方式，每一类节点开始都采用相同的节点模型，再针对不同的对象，设置特定的参数。
基于事件出发的有限状态机建模（Finite State Machine Modeling），避免以时间出发，变成以事件出发的建模。采用离散事件驱动（Discrete Event Driven）的模拟机理，将基于包的分析方法和基于统计的数学建模方法结合，与时间驱动相比，计算效率得到了很大提高。例如在仿真路由协议时，如果要了解封包是否到达，不必要每隔很短时间周期性地查看一次，而是收到封包，事件到达才去看。每一时刻，FSM 将停留在特定状态，之后收到事件，完成事件并跳转状态。例如路由协议要做的事有获取周边节点地址，建立拓扑信息，之后路由表稳定下来，在收到封包将其转发到下一个节点，这些事件中断将引起相应的状态转移。
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。
1.2.2 离散事件仿真机制
OPNET采用基于离散事件驱动的仿真机制。事件是指网络状态的变化。当
