基于OPNET的网络并行仿真实现

基于opnet的link16仿真建模及其实现算法
OPNET（Optimized Network Engineering Tools）是一款网络仿真软件，可用于建立并仿真各种无线通信系统。

Link 16是一种常见的MIL-STD目录下的无线通信标准，具有抗干扰性能和可靠性强的特点，广泛应用于军事通信中。

在OPNET中建立Link 16仿真模型，需要以下步骤：
1. 建立网络场景
首先需要在OPNET中建立所需的网络场景，包括添加节点、配置节点参数等。

可以通过手动创建节点，或者导入外部系统到OPNET中实现。

2. 定义网络协议
针对Link 16协议，需要在OPNET中创建相应的协议并定义其属性、参数等等。

比如定义媒介访问控制（MAC）协议以及路由协议等。

3. 实现仿真数据传输
仿真中需要实现数据的传输过程，包括数据的生成、传输过程、节点处理等。

具体实现过程需要参考Link 16标准，结合OPNET软件的特性进行实现。

4. 设置仿真参数
通过设置仿真参数，比如仿真时间、节点数量、网络拓扑结构等等，可以控制仿真的规模和效果。

5. 执行仿真并分析结果
完成仿真模型的搭建后，可以执行仿真并分析仿真结果，比如数据的传输速率、网络的稳定性等等。

总之，建立基于OPNET的Link 16仿真模型需要深入理解Link 16标准和OPNET软件的特性，根据实际应用场景进行相应的模型设计和实现。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·122·2023年第17期文章编号：2095-6835（2023）17-0122-03基于OPNET的网络协议TCP仿真实验平台的设计与实现游胜玉，刘琳（东华理工大学软件学院，江西南昌330013）摘要：计算机网络是一门实践性非常强的学科，但由于实验实训的环境条件有限，很多网络实验无法开展，仿真软件成为了网络实验的必要选择。

网络仿真技术的使用，既可以降低实验成本，又可以培养初学者的创造能力。

采用OPNET 网络仿真软件搭建实验平台，对TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）的慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传算法和快速修复算法4种不同算法实验进行设计与实现。

关键词：OPNET；TCP；仿真实验；网络中图分类号：TP393.2文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.17.036随着经济的迅猛发展，计算机网络已经离不开人们的生活。

社会需求的日益增加，网络拓扑结构也不断复杂化，网络的应用也不断多元化，传统的网络实验操作环境已远远不能满足现代实验操作的要求。

在计算机网络技术中，服务器、交换机、防火墙及路由器是网络的主流设备[1-2]，即使实际的网络实验中采用一定数量的网络设备，但意味着需要投入更高的成本，且网络设备维护也比较复杂，特别是对于那些复杂的大型网络建设，更需要大量的人力物力来建设。

另外，对于初学者来说，如果在硬件设备搭建实验过程中出现故障导致实验失败，也不知道问题出现在哪，从而影响实验效果[3-4]。

因此，针对这样的情况，引入仿真技术来搭建网络实验环境，可以减少投资成本，并且对于初学者而言又锻炼了实践能力。

本文采用OPNET 网络仿真软件搭建仿真实验平台，对传输控制协议TCP的慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传算法和快速修复算法进行设计与实现。

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。

链路模型：代表连接设备的物理媒质，可以是电缆或者光缆。

可以通过对象模板中的图标直观地看出节点模型和链路模型。

可以使用以下三种方法之一创建网络拓扑：导入拓扑图。

从对象模板中选择模型并放置在工作空间中。

使用快速拓扑配置工具（Rapid Configuration）图9. 工作空间和对象模板3.1.2步骤2：创建网络拓扑Topology –〉Rapid Configuration从配置下拉列表中选择Star，单击OK...，如图11 所示：图11. Rapid Configuration对话框接下来需要为网络指定节点模型和链路模型：OPNET 中标准模型的命名规则为：<protocol1>_..._<protocoln>_<function>_<mod>其中<protocol>为模型用到的协议，可能同时用到几个协议<function>代表模型的大致功能<mod>模型派生类别。

目录摘要 (2)关键词 (2)前言 (2)需求分析 (3)1.校园网功能描述 (3)2、网络现状 (3)3、校园网的出口 (4)4、提供的网络服务 (4)5、设计要求 (4)网络结构仿真 (4)第一步：建立网络拓扑结构 (4)第二步，运行网络仿真 (8)第三步，分析仿真结果 (13)总结 (14)参考文献 (14)摘要高校校园网网络设计是一个复杂的系统工程，要求以高性能，高可靠性，高安全性及先进的服务质量为核心，并且紧密结合新的网络设计理念，将高校的教学、科研及管理在校园网的平台支撑下更上一个台阶。

对其具体情况进行分析之后，在该工程网络构建当中，所使用到的技术有：组建局域网(LAN)技术、交换机使用技术、路由使用技术、网络IP地址分配技术、网络布线技术、网络可靠和安全性设技术等等。

通过这些成熟的技术，建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、覆盖全校楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连:在网上宣传和获取教育资源;在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境;开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务;系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。

关键词校园网网络设计，OPNET的介绍，OPNET模拟仿真，网络拓扑图。

前言目前，通信网络的仿真，智能化规划优化以及管理成为通信领域的热点问题。

而OPNET这一网络仿真工具为解决通信网络（包括固定网移动网络和卫星网络）仿真和优化以及网络高效的管理提供了整套解决方案，是成为网络仿真以及分析领域出类拔萃的软件。

需求分析1.校园网功能描述教学方面利用现代化的技术设备和多媒体的教学手段形象直观地进行教学讲解，能增强学生的学习兴趣和理解水平，从而提高教学质量和学生品质，促进教育水平提高；提供高速、方便的信息交流和资源共享等手段；提供远比书本知识更为广泛的内容，扩大学生与外界的联系，开阔视野，增进交流；发展远程教育，克服地域和学校规模的限制，适宜于有分支的教育机构实现资源共享。

一. 设计目的1、了解OPNET仿真系统核心技术2、了解OPNET在网络规划设计的步骤及应用流程3、掌握OPNET在校园网或者企业网的仿真应用二. 设计内容用OPNET软件建立校园网网络拓扑，并配置服务，进行仿真，并改变网络影响因素，观察并比较结果三．概要设计1、建立校园网网络拓扑2、进行基本的业务配置3、运行仿真4、查看、分析结果5、改变网络基层设备或者改变带宽等不定因素，观察网络负载、端到端的封包延迟以及HTML 的页面响应时间和FTP下载反应时间等信息，并与为改变之前做比较，得出结论1、网络拓扑图（1）校园网主要分为7个子网，分别是：实验楼、图书馆、行政楼、教学楼、宿舍楼以及后勤部分，还有一个服务器子网。

由核心交换机分别相连7个子网交换机，再经由核心交换机连往防火墙，向上连接路由器。

拓扑图如上图1，交换机之间用1000baseX连接，子网内部交换机与局域网用100baseT连接（2）每个子网内设置一个局域网和一台交换机，服务器子网内设置4台服务器，分别是web 服务器、ftp服务器、email服务器以及数据库服务器，每台服务器配置服务如下：Web服务器：全部常用服务ftp服务器：FTP服务database服务器：数据库服务email服务器：email服务（3）每个子网配置服务如下：行政楼配置http,database email服务实验楼配置http,database服务教学楼配置http,telnet session服务宿舍楼配置http,ftp，email服务后勤配置http服务即可图书馆配置http,database服务2、服务器（server）子网内部结构3、宿舍楼（Dormitory）子网内部结构四．详细设计以及运行结果1、根据各个子网需求配置服务：行政楼配置http,database email服务实验楼配置http,database服务教学楼配置http,telnet session服务宿舍楼配置http,ftp，email服务后勤配置http服务即可图书馆配置http,database服务2、设置仿真，设置运行时间为0.5小时，运行结束后，观察结果3、查看，分析结果（1）全局延迟情况由上图可知，当网络收缩时，延迟最高不到0.004s（2）服务器负载情况Web服务器的负载情况由图可知，Web服务器负载最大值是800，00bits/second 以此类推，以下是剩下三个服务器的负载情况图由上可知，database服务器最大负载是1500000，email服务器最大是40000，ftp服务器最大负载是不到2000，由此可以推断出各个服务器支持的服务多少，很明显因为web服务器和database支持服务运用量较大，导致负载比其他服务器高出很多（3）HTML页面的响应时间情况由上图可知，HTTP页面响应时间大概集中在0.005~0.008s之间，平均响应时间为0.006s （4）FTP下载反应时间情况由上图可知，FTP下载反应时间最长时间为0.1s,最快时候不到0.01s，由此可以知道平均反应时间大概是0.05s4、复制场景，增加基层设备数量，观察网络负载、延迟情况如图，增加其中四个子网内局域网的数量，也就是说基层设备增加4/75、运行仿真，观察结果，并与前一次结果比较（1）两次全局延迟情况由上图可以看出，两次全局延迟不相上下，几乎没有改变，这说明，增加一半的基层设备，全局延迟几乎没有改变（2）服务器负载情况Database服务器有上图可以看出，database服务器负载增加了，最大值已经变成180000，这是由于新增的基层设备中用到database服务器所负责的服务，所以增加了database服务器的用户数量以此类推，可以预测到，Web服务器的负载也会增大Web服务器的最大负载变成110000多，可以证明以上推测是正确的，所以，由此可以总结，增加的基层设备用到的服务器的最大负载都会增加ftp服务器负载两次情况比较，如图，最大负载增至2600Email服务器两次负载情况比较：Email服务器负载增加的幅度较小，主要用户增加量相比于其他服务器不是很大，所以负载增量也较小（3）HTML页面的响应时间情况由上图可以看出HTML页面响应时间也比较集中，因为节点的增加，导致HTTP服务使用数量增加，所以图上的离散点更加密集（4）FTP下载反应时间情况由上可以看出，两次的FTP反应时间相差无几，但是很明显可以看出由于节点的增加，导致FTP的反应时间也大多靠近0.1s，这说明节点的增加增加了FTP服务的应用数量6、在第一次的运行情况下，改变带宽，观察比较结果如图，改变局域网带宽，由10baseT 变为100baseT，也就是说带宽增加10倍（1）全局延迟情况：由上图可见，带宽增加10倍之后，延迟也降低了10倍，从这里可以得出其他条件不变，带宽和延迟是成反比的关系（2）服务器负载情况Database服务器负载情况：有上图可以看出，由于服务的用户量没有改变，所以，服务器的最大负载跟第一次几乎没有改变，由此可以得出，其他的服务器情况也是如此，由下图可以得证（3）HTML页面的响应时间情况由上图可以看出，增加带宽HTML的响应时间降低了3/4，提高了HTML的页面加载时间（4）FTP下载反应时间情况由上图可知，当带宽增大后，FTP的反应时间也会下降，大大增大了文件下载时间，由原来的0.1s降低为0.06s，可以说降低了一般反应时间五．调试情况，设计技巧及体会1．改进方案（1）网络拓扑可以更加完善一些，比如再增加一个核心交换机以作备份（2）增加基层设备可以更多一些，能更加的客观表现出整体关系（3）对于设备的选择可以更实际一些，根据现实来规划（4）服务设置也可以更加完善灵活2．体会通过这次实训，我学会了用OPNET进行网络仿真和模拟，并且学会了如何测试数据，得到自己的结论，然后加以验证；对于网络规划和设计的步骤和流程也有了大概的了解，知道了OPNET的许多核心技术，扩宽了自己的知识面，增加了自己的动手实践能力七．参考文献网络论文模板。

基于OPNET的无线网络仿真综合实验设计李默;赵亮【摘要】The wireless communication experimental instruments have many shortages such as scarce, expensive and large in size, which couldn't satisfy the need of teaching.In order to solve this problem, the method that brings OPNET simulation software to the experimental teaching is proposed.Three kinds of experiments are designed, including the wireless transceiver configuration experiment, the wireless pipeline stage programming experiment and the antenna modeling experiment.Through these experiments, the general method of OPNET simulation could be studied by the students.The practice indicates that OPNET wireless network simulation experiments can make up the drawbacks of experiment hardware environment effectively, and the teaching effect is improved.%针对无线通信实验教学受设备数量、成本、场地等因素限制,难以满足实验教学的需要的问题,提出利用大型网络仿真软件OPNET开展无线通信类课程实验的教学思路,设计了无线收发信机设置、无线管道阶段编程以及天线建模3个大项实验,使学生掌握OPNET无线网络仿真建模的一般方法.实践结果表明,基于OPNET的无线网络仿真实验不但有效弥补了实验条件的不足,也取得了较好的教学效果.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】4页(P120-123)【关键词】无线网络仿真;定向天线;OPNET;管道阶段【作者】李默;赵亮【作者单位】公安海警学院电子技术系, 浙江宁波 315801;海军东海舰队信息化处,浙江宁波 316000【正文语种】中文【中图分类】TP393近年来,无线通信技术迅猛发展,新体制、新标准不断出现和完善,无线通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分,并影响着人们的生活方式。

计算机网络课程设计（学年论文）说明书课题名称：计算机网络课程设计学生学号： 0904030228专业班级：09电信 02班计算机网络课程设计任务书(适用专业:电气信息学院09级电信专业)一、设计目的：1.OPNET软件OPNET IT Guru Academic Edition的下载安装。

2.学会用软件创建项目、模块；学会查看、分析和比较模拟仿真实验的统计结果。

二、设计要求：1.根据设计题目要求完成设计。

2.完成设计报告，报告要求包括以下内容：设计任务书、题目、摘要（中英文）、正文、参考文献。

3.正文内容包括：设计思路、设计过程、调试过程、仿真结果和设计结论。

三、设计题目：1.基础设计：(1)测试共享式以太网的性能(2)集线器和交换机构建LAN的性能比较测试(3)路由协议(4)帧中继网络的性能(5)排队策略对Qos的影响(6)TCP吞吐率(7)TCP差错控制(8)TCP与UDP反应时间比2.综合设计：(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。

请你采用仿真软件OPNET，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30人，网络改用交换机的方式连接，可自主增加网络模块，请分析相同的性能参数的仿真曲线，并对结果进行分析。

课程设计（学年论文）摘要（中文）：网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定网络特性参数的技术。

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。

OPNET是一个网络仿真技术软件包，它能够准确地分析复杂网络的性能和行为，在网络模型中的任意位置都可以插入标准的或用户指定的探头，以采集数据和进行统计。