网络仿真工具介绍说明共50页文档
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网络模拟和仿真技术基础随着网络技术的发展,研究人员不断开发出新的网络协议、算法和应用,以适应日渐增长的网络通信需要。
然而由于网络的不可控、易变和不可预测等特性的存在,给新的网络方案的验证、分析和比较带来了极大的困难。
虽然构建试验床(Testbed)可以部分解决此类问题,但是试验床的造价高昂,且对大规模网络试验的支持较差。
在这种情况下,网络模拟和仿真作为一种新的网络设计和规划技术,无疑给网络研究提供了方便、高效的验证和分析工具。
一、什么是网络模拟“模拟”(simulation)是通过建立真实系统的模型来研究系统在一定条件下的行为,它通过建立实际系统的数学模型并按照相同的运行机理模拟真实系统的动态行为。
它是脱离真实系统独立运行的,主要分为连续模拟(Continuous simulation)和离散事件模拟(Discrete eventsimulation),.. 前者用于模拟随时间连续变化的系统,而后者则假设系统的变化由事件触发,系统状态的变化是基于离散的事件点发生的。
网络模拟(Network simulation)通过构造可控、可重现网络状况的虚拟网络环境,在数学建模和统计分析的基础上对网络行为进行模拟,从而获取特定的网络特性参数,观察特定的网络行为。
网络上各种事件如丢包、延迟的发生都是在各可能的离散时间点发生的,因此网络模拟是对随机离散事件的模拟,这里的“事件”即网络状态的变化。
在模拟软件内部,事件由各种虚拟网络模型产生。
同时,软件内部一般都存在一个离散事件驱动的事件调度器(Event Scheduler),它是模拟软件的核心组成部分。
事件调度器维护一个按照发生时间进行排序的事件列表(Event List),遵循先进先出FIFO(First In First Out)的方式执行事件。
模拟核心处理完当前事件之后即把当前事件从事件列表中删除,同时获取列表图1 模拟软件执行流程中下一个时间点发生的事件并执行,如图1 所示。
计算机网络搭建中的虚拟仿真技术虚拟仿真技术是指通过计算机软硬件实现对真实世界的虚拟仿真,以达到模拟实际情况的目的。
在计算机网络搭建中,虚拟仿真技术能够模拟网络环境,进行网络设备的测试、网络拓扑的构建和网络性能的评估等。
下面将介绍计算机网络搭建中常用的虚拟仿真技术。
一、网络仿真软件网络仿真软件是一种可以模拟网络环境、网络设备和网络流量的软件工具。
网络仿真软件能够模拟各种网络拓扑结构,并在模拟环境中进行网络设备配置、网络流量模拟和性能测试等操作。
常见的网络仿真软件有Cisco Packet Tracer、GNS3、EVE-NG等。
1. Cisco Packet Tracer:是思科公司开发的一款网络仿真软件,主要用于模拟网络设备和网络拓扑结构。
它提供了丰富的网络设备库和模拟网络环境,可以用于学习和实验网络技术。
2. GNS3:是一种基于Dynamips和QEMU的网络仿真软件,主要用于模拟Cisco路由器和交换机。
它支持多种网络设备的模拟,并可以进行复杂网络拓扑的构建和网络性能测试。
3. EVE-NG:是一种功能强大的网络虚拟化平台,可以模拟各种网络设备和操作系统。
它支持多种网络设备的模拟和连接,并提供了丰富的虚拟网络功能和运行环境。
以上网络仿真软件都可以通过虚拟化技术搭建模拟网络环境,并进行网络设备配置、网络拓扑构建和网络性能测试等操作。
二、虚拟机技术虚拟机技术是一种通过软件实现对计算机硬件的虚拟化,将一台物理机分割成多个逻辑上独立的虚拟机实例,每个虚拟机可以运行不同的操作系统和应用程序。
在计算机网络搭建中,虚拟机技术可以用于模拟多个网络节点,构建复杂的网络拓扑结构。
1. VMware:是一种常用的虚拟机软件,它可以在一台物理机上运行多个虚拟机实例。
每个虚拟机可以配置不同的操作系统和网络设置,从而模拟多个网络节点或网络服务。
三、云平台技术云平台技术是一种通过虚拟化技术、分布式计算和网络连接实现对计算、存储和网络资源的共享和调度。
总第223期2013年第1期舰船电子工程Ship Electronic EngineeringVol.33No.125 计算机网络仿真技术及仿真工具*张贤军1 李 鹤2(1.北京海淀区复兴路20号网管中心 北京 100840)(2.91917部队20分队 北京 100841)摘 要 网络仿真是分析、研究、设计和改善网络性能必不可少的工具。
文章主要介绍了网络仿真技术的基本概念、特点、应用,并在此基础上介绍了当前常用的仿真工具的基本情况,对了解、选择网络仿真系统具有实际参考价值。
关键词 网络仿真技术;仿真工具中图分类号 TP391.3Computer Network Simulation Technology and Simulation ToolsZHANG Xianjun1 LI He2(1.Administration Center of Network,No.20,Fuxing Road,Haidian District,Beijing 100840)(2.Unit 20,No.91917Troops of PLA,Beijing 100841)Abstract The conception,characteristic and application of network simulation are introduced in detail in this paper.And on the basis ofthese introductions,the application condition of common simulation tools are introduced.It provides practical reference value for understandingand choosing network simulation tools.Key Words network simulation technology,simulation toolsClass Number TP391.31 计算机网络仿真技术概述目前,随着Internet的迅猛发展,需要通过网络传送的信息越来越多,以及网络带宽与网络规模的不断扩充,以数学计算为基础的传统网络设计理论己经无法满足数据网络的实际需要,所有这些,都对网络研究人员提出了许多新的挑战,因此,越来越需要一种新的网络规划和设计手段来提高网络设计的客观性和设计结果的可靠性,降低网络建设的投资风险。
51计算机教育 2005.12环/球/IT随着网络技术的发展,研究人员不断开发出新的网络协议、算法和应用,以适应日渐增长的网络通信需要。然而由于网络的不可控、易变和不可预测等特性的存在,给新的网络方案的验证、分析和比较带来了极大的困难。虽然构建试验床(Testbed)可以部分解决此类问题,但是试验床的造价高昂,且对大规模网络试验的支持较差。在这种情况下,网络模拟和仿真作为一种新的网络设计和规划技术,无疑给网络研究提供了方便、高效的验证和分析工具。
什么是网络模拟“模拟”(simulation)是通过建立真实系统的模型来研究系统在一定条件下的行为,它通过建立实际系统的数学模型并按照相同的运行机理模拟真实系统的动态行为。它是脱离真实系统独立运行的,主要分为连续模拟(Continuous simulation)和离散事件模拟(Discrete eventsimulation),前者用于模拟随时间连续变化的系统,而后者则假设系统的变化由事件触发,系统状态的变化是基于离散的事件点发生的。网络模拟(Network simulation)通过构造可控、可重现网络状况的虚拟网络环境,在数学建模和统计分析的基础上对网络行为进行模拟,从而获取特定的网络特性参数,观察特定的网络行为。网络上各种事件如丢包、延迟的发生都是在各可能的离散时间点发生的,因此网络模拟是对随机离散事件的模拟,这里的“事件”即网络状态的变化。在模拟软件内部,事件由各种虚拟网络模型产生。同时,软件内部一般都存在一个离散事件驱动的事件调度器(Event Scheduler),它是模拟软件的核心组成部分。事件调度器维护一个按照发生时间进行排序的事件列表(Event List),遵循先进先出FIFO(First In First Out)的方式执行事件。模拟核心处理完当前事件之后即把当前事件从
网络模拟和仿真技术北京航空航天大学计算机学院 方维维 王锐/文
图1 模拟软件执行流程52计算机教育 2005.12
摘要本文介绍了网络仿真技术现状、进展趋势,探讨了基于Packet Tracer仿真软件的网络仿真进程。
分析了校园网络设计方案中涉及的关键技术。
重点论述了利用Packet Tracer实现校园网络设计方案的详细步骤和进程。
关键词校园网络;仿真; Packet Tracer1 引言随着互联网的进展,人们对网络的需求愈来愈多样化,从原先只传输文本信息的基础上增加了更为丰硕的语音、数据、图像和多媒体等业务,因此需要加以改造以适应网络需求的进展。
改造进程之前的方案设计,利用网络仿真软件进行仿真显然要比传统网络设计方式强。
传统网络设计方式有实验方式,分析方式。
他们的比较如表1所示。
址由于无法预知而抓不住设计要点。
单纯的依托体会进行网络的计划和设计已经不能适应网络的进展,网络仿真技术应运而生,本文用到的Packet Tracer 软件确实是网络仿真技术功效之一。
具体来讲,网络仿真技术是一种通过成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[1]。
从应用的角度上看,网络仿真技术有以下特点:①全新的模拟实验机理,使其具有在高度复杂的网络环境下取得高可信度结果的特点。
②利用范围广,既能够用于现有网络的优化和扩容,也能够用于新网络的设计。
③初期应用本钱不高,而且建好的网络模型能够延续利用,后期投资还会不断下降[2]。
2 网络仿真技术的现状在国外,网络仿真技术的研究和应用已经有10连年的历史。
最近几年来,由于数据网络日趋复杂、网络规模日趋庞大,网络仿真技术应用于网络计划和设计的需求日渐强烈。
于是,网络仿真软件厂商最近几年来纷纷把应用和开发重点转向网络计划和设计方面,将用户由原先的研究开发人员转向网络计划和设计人员,简化软件界面和操作流程,强化软件的工程应用能力,使得网络模型的成立慢慢自动化,加速网络建模的速度。
本文用到的Packet Tracer5.00确实是其中的一个例子。
Atoll-LTE仿真说明书目录1新建工程 (3)2导入地图 (4)3设置投影方式和投影带 (6)4设置传播模型 (7)4.1 LTE频率范围介绍 (7)4.2 传播模型介绍 (7)5网络信息导入 (11)5.1 导入Sites表 (11)5.2 导入Antennas数据 (12)5.3 Transmitters导入 (13)5.4 Cells导入 (14)5.5 添加基站 (15)5.5.1 基站模板设置 (15)5.5.2 逐个添加基站 (18)5.5.3 添加一组基站 (19)5.6 MIMO的设置 (20)5.7 Bearers的设置 (24)6绘制polygon (26)7设置LTE PARAMETERS (28)8设置标准差和穿透损耗. (33)9给transmitter赋传播模型 (34)10传播损耗预算 (38)11分配邻小区 (39)11.1 手动分配功能 (39)11.2 自动分配邻小区 (40)12分配频率 (43)12.1 手动分配频率 (43)12.2 自动分配频率 (43)13分配小区ID (47)13.1 手动分配小区ID (47)13.2 自动分配小区ID (47)14建立话务地图 (50)15用户列表 (54)15.1 新建用户列表 (54)15.2 计算用户列表 (57)16仿真 (60)17网络性能预测 (63)17.1 生成仿真覆盖图 (63)17.2 仿真统计性报表查看 (64)1新建工程打开Atoll程序后,在下图所示的界面中点击按钮,或选择菜单File->Open。
Atoll打开一个空白的LTE模版工程。
工程模板中已经包含了缺省提供的天线数据库。
图 1-1 建立工程2导入地图把clutter, height和vector文件夹下面的index文件分别导入,次序不限.导入的时候注意选择对应的数据种类,如下图所示,导入clutter的时候数据种类选择”clutter classes”,导入height时数据种类选择”Altitudes”,导入vector的时候选择”vectors”. 图中的embed选项表示是否把地图嵌入工程,如果嵌入,工程无论转移到哪台机器上打开都不需要地图.图 2-1 Data type其中,clutter导入后,双击Geo下面的“clutter classes”项, 打开Clutterclasses properties对话框,在其中“Description”页面下点击“Refresh”按钮,这样可以滤除掉地图中实际上没有的地物项。
进行网络技术的研究一般有以下3种手段:1、分析方法2、实验方法3、仿真方法当前有许多优秀的网络仿真软件,其中有Opnet、NS2、Matlab等。
主流的网络仿真软件都采用了离散事件模拟技术,并提供了丰富的网络仿真模型库和高级语言编程接口,这无疑提高了仿真软件的灵活性和使用方便性。
OPNET ModelerOPNET Modeler是OPNET Technology公司的四个系列网络仿真软件产品的其中之一,它主要面向的用户为网络设计专业人士,能够满足大型复杂网络的仿真需要。
OPNET Modeler有如下特点:(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。
同时,OPNETTechnology公司会对不同的企业用户提供附加的专用模型库,但需另外付费;(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。
(4)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,又大大提高了仿真效率。
(5)OPNET具有丰富的统计量收集和分析功能。
它可以直接收集常用的各个网络层次的性能统计参数,能够方便地编制和输出仿真报告。
(6)提供了和网管系统、流量监测系统的接口,能够方便的利用现有的拓扑和流量数据建立仿真模型,同时还可对仿真结果进行验证。
OPNET的缺点:1. 价钱昂贵.OPNET的单使用者授权费超过2万5千美金. 价格的因素使得盗版猖獗。
2. 学习的进入障碍很高,通过专门培训而达到较为熟练程度至少需一个多月的时间.3. 仿真网络规模和流量很大时, 仿真的效率会降低。
网络仿真软件的分析探讨范红艳,周彩根,樊昀北京邮电大学计算机科学与技术学院,北京 (100876)E-mail:fanicy@摘要:网络仿真是进行网络研究的重要方法,随着网络的发展,目前有多种网络仿真软件,不同的仿真软件适用于网络不同方面的研究,本文主要介绍了OPNET和NS2两种目前比较流行的仿真软件的特点及主要技术,然后针对一个实例比较了两种仿真软件的仿真效果。
关键词:网络仿真,仿真软件,OPNET,NS2中图分类号:TP 391.091.引言随着网络的快速发展,对于网络性能和新技术的研究也越来越重要,但是如果在现实网络中进行性能研究和新技术的设计开发,是不太现实的。
因此,网络仿真软件的出现大大提高了网络研究的效率,也减少了网络新技术开发的费用。
网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法来模拟网络行为,从而获取特定的网络特性参数的技术。
网络仿真软件通过在计算机上建立一个虚拟的网络平台,来实现真实网络环境的模拟。
网络技术开发人员在这个平台上不仅可以对网络通信,网络设备,协议以及网络应用进行研究设计,还可以对网络的性能进行分析和评估。
本文接下来主要阐述了两种仿真软件的特点及主要技术,最后针对一个实例对两种仿真软件的仿真效果进行了比较。
2.网络仿真软件2.1 OPNET介绍OPNET是一种优秀的网络仿真和建模的工具,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。
它强大的功能和全面性几乎可以模拟任何网络设备、支持各种网络技术,除了能够模拟固定通信模型外,OPNET的无线建模器还可用于建立分组无线网和卫星通信网的模型。
同时,OPNET在新网络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与真实网络相同的环境。
此外,功能完善的结果分析器为网络性能的分析提供了有效又直观的工具。
OPNET的 Modeler是专门用于可视化原型设计的软件,它的使用既方便了网络模型的建立,又减少了编程的工作量。
QualNet网络仿真软件及其使用一、实验目的本实验的目的是让学生掌握QualNet网络仿真工具的使用方法,学会如何用Analyzer、Packet Tracer等相关分析工具对QualNet仿真所产生的数据结果进行分析。
二、实验设备计算机三、实验准备1、QualNet软件简介QualNet是美国SNT(Scalable Networks Technologies)公司的产品,前身是GloMoSim,根源于美国国防部高级研究计划署(DARPA)的全球移动通信计划,主要对无线移动通信网络进行了优化处理,从仿真速度上得到了很大的提升,同时通过对无线信道和射频技术的建模也保证了较高的仿真精度。
QualNet功能与OPNET非常类似,但是价格相对来说较低,所有费用相当于OPNET的维护和升级费用。
使用起来相对于OPNET更容易。
QualNet是一套能够完全满足客户进行网络建模和网络仿真要求的工具。
QualNet的仿真引擎具有非常出色的可扩展性,并且可以提供上具有千个节点的高保真网络模型。
QualNet充分利用计算资源和能够在令人满意的时间内,对有着大量信息流和高移动性大规模的网络进行建模。
即便是运行在笔记本电脑上,QualNet也能够保持卓越的运行速度和可扩展性。
QualNet针对各项组网选项能够快速产生仿真结果。
实时仿真是其另一个强大的功能。
QualNet具有Batch 功能,一次可以选择某些参数的不同取值,只需执行一次,就可以得到同一仿真场景下的不同协议或者同一参数的不同取值情况下的网络性能,进行比较。
QualNet还具有仿真结果导出机制,能将仿真产生的数据整理并导出,节省使用者数据处理时间。
QualNet主要由以下几个部分组成:QualNet Scenario DesignerQualNet AnimatorQualNet AnalyzerQualNet Packet TracerQualNet Scenario Designer是一个模型设置工具,如图2-1,它允许用户设置地理上分布的物理链接和网络节点的功能参数。
网络安全仿真系统网络安全仿真系统是一种基于计算机技术的虚拟环境,用于模拟网络攻击和防御行为,以提供网络安全培训和研究支持。
该系统有助于检测网络漏洞、评估安全风险,并提供实时的网络安全防御方案。
网络安全仿真系统分为攻击端和防御端两部分。
攻击端主要负责模拟各种网络攻击手段,如DOS攻击、DDos攻击、SQL注入等,以帮助用户了解各种攻击技术和方法。
防御端负责提供网络安全防御方案,包括防火墙、入侵检测系统和反病毒软件等,以帮助用户学习和实践相应的网络安全防御技术。
网络安全仿真系统的优势在于它提供了一个实验和训练的平台,可以让用户在虚拟环境下模拟各种网络攻击和防御行为,而不会对真实网络环境造成任何损害。
另外,该系统具有实时性和可扩展性,可以根据用户的需求进行扩展和更新。
使用网络安全仿真系统,用户可以通过实践来提高自己的网络安全技术,增强网络安全意识。
在实验过程中,用户可以自由选择不同的网络攻击和防御手段,了解它们的原理和效果,并根据实际情况进行调整和优化。
此外,用户还可以通过分析仿真结果,了解网络漏洞和安全风险,并提供相应的安全防御建议。
网络安全仿真系统在培训和研究领域有着广泛的应用。
在网络安全培训中,可以使用该系统进行网络安全知识的教学和实践操作。
在网络安全研究中,可以使用该系统进行网络安全攻防技术的研究和开发。
此外,还可以通过网络安全仿真系统来评估网络设备和软件的安全性,并提供相应的安全改进方案。
总之,网络安全仿真系统是一种强大的工具,可以提供实验和训练的平台,帮助用户学习和实践各种网络安全攻防技术。
它在网络安全培训和研究中有着广泛的应用,对于提高网络安全意识和保护网络安全具有重要意义。
网络仿真工具在高校计算机网络教学中的应用网络仿真工具是一种可以模拟计算机网络行为和特性的软件工具,广泛应用于高校计算机网络教学中。
它通过模拟多个计算机节点之间的信息交换和网络拓扑结构,并提供了丰富的实验环境和功能,使学生能够在真实网络环境中进行实验、理解和掌握网络相关的知识和技能。
首先,网络仿真工具可以提供理论知识的实践运用和直观展示。
在传统的计算机网络教学中,学生往往只能通过课堂讲解和书本阅读等方式来获取相关知识。
然而,这种方式往往难以让学生真正理解和掌握计算机网络的工作原理和运行机制。
而网络仿真工具可以为学生提供一个实验环境,让他们自己动手搭建网络拓扑、设置参数,并进行实验操作。
通过实践操作和观察实验结果,学生可以更加直观地理解和掌握网络相关的知识。
其次,网络仿真工具能够提供丰富多样的实验场景和实验内容。
传统的计算机网络实验通常只能在局域网内进行,而网络仿真工具可以模拟不同的网络拓扑结构,并提供远程连接功能,使学生能够在不同的实验场景下进行网络实验。
例如,学生可以通过网络仿真工具模拟互联网场景下的路由器、交换机等设备,并进行路由协议的配置和调优;也可以模拟无线网络环境,进行无线网络性能测试和优化。
这样,学生可以通过实际操作来理解和掌握不同网络场景下的问题和解决方法。
此外,网络仿真工具还可以让学生进行网络故障排除和问题解决的实践。
在真实的网络环境中,出现故障是常有的事情。
网络仿真工具可以模拟各种网络故障情况,如链路故障、设备故障等,让学生在模拟环境下进行问题排除和解决实验。
学生可以通过观察实验结果、分析网络数据和运行日志等,来确定故障的原因,并尝试进行修复。
通过这样的实践,学生可以培养解决实际网络问题的能力和经验。
此外,网络仿真工具还可以提供实时监控和性能评估功能。
学生可以通过网络仿真工具来实时监测网络设备的运行状态、传输速度和数据流量等指标,以及进行网络性能评估和负载测试。
这不仅可以帮助学生更好地理解网络设备的工作原理,还可以帮助他们优化网络架构和改进网络服务。
基于NS2的网络仿真郭树民,裴庆祺,曾兴雯西安电子科技大学通信工程学院,西安(710071)E-mail:gsm1011@摘要:近几年来,网络结构的的复杂化和应用的多样化,为网络系统的分析和设计提出了新的挑战,NS2作为一种通用的网络仿真工具,很好地满足了这种需求。
本文主要介绍了NS2以及其在网络仿真方面的应用,包括NS2的特点、应用领域、用NS2进行仿真的步骤,最后给出了一个用NS2进行仿真的实例。
介绍了如何结合GNU的make工具有效地利用NS2进行网络仿真。
关键词:网络仿真;NS2;Makefile1.网络仿真简介近几年来,随着网络结构和规模的复杂化以及网络的应用的多样化,单纯依靠经验进行网络的规划规划和设计、网络设备的研发以及网络协议的开发已经不能适应网络的发展;网络仿真很好地满足了这种需求。
所谓网络仿真就是将物理世界中的网络通过计算机来模拟实现。
这种模拟是通过数学方法或者动态蒙特卡罗方法来模拟现实中的网络行为,从而可以有效地提高网络规划和设计的可靠性和准确性,降低网络投资的风险,减少不必要的投资。
网络仿真工具是为了进行仿真而开发的专用计算机软件。
从仿真的范围来看我们可以将其分为专用仿真工具(Specialized Network Simulator)和通用仿真工具(Generalized network simulator)。
专用网络仿真工具是为了仿真某个特定的网络环境和网络协议而设计的,例如SensorSim[13],SENSE[14]等都是为了仿真传感器网络而设计的专用网络仿真工具。
通用网络仿真工具是在一个整体设计架构的基础上集成了很多网络模块(module),并且用户可以根据需要来添加新的模块或者修改现有的模块,从而可以实现各种网络协议的仿真。
目前,比较流行的通用仿真工具主要有NS2[3]和OPNET[4]、J-Sim[12]等。
NS2是一种开源的网络仿真工具,它是由美国的VINT工程[16]开发的通用网络仿真平台;其可扩展特性和开源特性赋予了其强大的生命力;世界各地的科研人员都可以向NS2贡献源代码,使得其可以支持现有的除蜂窝网络出外的几乎所有的网络场景和网络协议[3]。