NS是一種針對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的源代碼公開的、免費的軟件模擬平臺，研究人員使用它可以很容易的進行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開發(fā)，而且發(fā)展到今天，它所包含的模塊已經(jīng)非常豐富，幾乎涉及到了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的所有方面。所以，NS成了目前學術(shù)界廣泛使用的一種網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。在每年國內(nèi)外發(fā)表的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學術(shù)論文中，利用NS給出模擬結(jié)果的文章最多，通過這種方法得出的研究結(jié)果也是被學術(shù)界所普遍認可的，此外，NS也可作為一種輔助教學的工具，已被廣泛應(yīng)用在了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學方面。因此，目前在學術(shù)界和教育界，有大量的人正在使用或試圖使用NS。 然而，對初學者來說，NS是非常難于掌握的，一般人從學習NS到上手至少需要半年多時間。原因是多方面的：一方面，NS內(nèi)容龐雜，隨軟件所提供的手冊更新不夠快，初學者閱讀起來非常困難；另一方面，使用NS還要掌握其它很多必備的相關(guān)知識以及相關(guān)工具，這會使初學者感到無從入手；有的使用者可能還不了解網(wǎng)絡(luò)模擬的過程或是對NS軟件的機制缺乏理解，這也影響了對NS的掌握。另外，不論在國外還是國內(nèi)，還沒有一本書能集中回答和解決這些問題，這也是NS難于被掌握的一個重要原因。 1、NS2簡介 NS2（Network Simulator, version 2）是一種面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)仿真器，本質(zhì)上是一個離散事件模擬器。由UC Berkeley開發(fā)而成。它本身有一個虛擬時鐘，所有的仿真都由離散事件驅(qū)動的。目前NS2可以用于仿真各種不同的IP網(wǎng)，已經(jīng)實現(xiàn)的一些仿真有：網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，比如TCP和UDP；業(yè)務(wù)源流量產(chǎn)生器，比如FTP, Telnet, Web CBR和VBR；路由隊列管理機制，比如Droptail , RED和CBQ；路由算法，比如Dijkstra等。NS2也為進行局域網(wǎng)的仿真而實現(xiàn)了多播以及一些MAC 子層協(xié)議。 NS2使用C++和Otcl作為開發(fā)語言。NS可以說是Otcl的腳本解釋器，它包含仿真事件調(diào)度器、網(wǎng)絡(luò)組件對象庫以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模型庫等。事件調(diào)度器計算仿真時間，并且激活事件隊列中的當前事件，執(zhí)行一些相關(guān)的事件，網(wǎng)絡(luò)組件通過傳遞分組來相互通信，但這并不耗費仿真時間。所有需要花費仿真時間來處理分組的網(wǎng)絡(luò)組件都必須要使用事件調(diào)度器。它先為這個分組發(fā)出一個事件，然后等待這個事件被調(diào)度回來之后，才能做下一步的處理工作。事件調(diào)度器的另一個用處就是計時。NS是用Otcl和C++編寫的。由于效率的原因，NS將數(shù)據(jù)通道和控制通道的實現(xiàn)相分離。為了減少分組和事件的處理時間，事件調(diào)度器和數(shù)據(jù)通道上的基本網(wǎng)絡(luò)組件對象都使用C++寫出并編譯的，這些對象通過映射對Otcl解釋器可見。 當仿真完成以后，NS將會產(chǎn)生一個或多個基于文本的跟蹤文件。只要在Tcl腳本中加入一些簡單的語句，這些文件中就會包含詳細的跟蹤信息。這些數(shù)據(jù)可以用于下一步的分析處理，也可以使用NAM將整個仿真過程展示出來。 2、使用NS進行網(wǎng)絡(luò)仿真的方法和一般過程。 進行網(wǎng)絡(luò)仿真前，首先分析仿真涉及哪個層次，NS仿真分兩個層次：一個是基于OTcl編程的層次。利用NS已有的網(wǎng)絡(luò)元素實現(xiàn)仿真，無需修改NS本身，只需編寫OTcl腳本。另一個是基于C++和OTcl編程的層次。如果NS中沒有所需的網(wǎng)絡(luò)元素，則需要對NS進行擴展，添加所需網(wǎng)絡(luò)元素，即添加新的C++和OTcl類，編寫新的OTcl腳本。 假設(shè)用戶已經(jīng)完成了對NS的擴展，或者NS所包含的構(gòu)件已經(jīng)滿足了要求，那么進行一次仿真的步驟大致如下： （1）開始編寫OTcl腳本。首先配置模擬網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，此時可以確定鏈路的基本特性，如延遲、帶寬和丟失策略等。 （2）建立協(xié)議代理，包括端設(shè)備的協(xié)議綁定和通信業(yè)務(wù)量模型的建立。 （3）配置業(yè)務(wù)量模型的參數(shù)，從而確定網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)量分布。 （4）設(shè)置Trace對象。NS通過Trace文件來保存整個模擬過程。仿真完后，用戶可以對Trace文件進行分析研究。 （5）編寫其他的輔助過程，設(shè)定模擬結(jié)束時間，至此OTcl腳本編寫完成。 （6）用NS解釋執(zhí)行剛才編寫的OTcl腳本。 （7）對Trace文件進行分析，得出有用的數(shù)據(jù)。 （8）調(diào)整配置拓撲結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)量模型，重新進行上述模擬過程。 NS2采用兩級體系結(jié)構(gòu)，為了提高代碼的執(zhí)行效率，NS2 將數(shù)據(jù)操作與控制部分的實現(xiàn)相分離，事件調(diào)度器和大部分基本的網(wǎng)絡(luò)組件對象后臺使用C++實現(xiàn)和編譯，稱為編譯層，主要功能是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的處理；NS2的前端是一個OTcl 解釋器，稱為解釋層，主要功能是對模擬環(huán)境的配置、建立。從用戶角度看，NS2 是一個具有仿真事件驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件對象庫和網(wǎng)絡(luò)配置模塊庫的OTcl腳本解釋器。NS2中編譯類對象通過OTcl連接建立了與之對應(yīng)的解釋類對象，這樣用戶間能夠方便地對C++對象的函數(shù)進行修改與配置，充分體現(xiàn)了仿真器的一致性和靈活性。 3、NS2的功能模塊 NS2仿真器封裝了許多功能模塊，最基本的是節(jié)點、鏈路、代理、數(shù)據(jù)包格式等等，下面分別來介紹一下各個模塊。 （1）事件調(diào)度器：目前NS2提供了四種具有不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的調(diào)度器，分別是鏈表、堆、日歷表和實時調(diào)度器。 （2）節(jié)點（node）：是由TclObject對象組成的復(fù)合組件，在NS2中可以表示端節(jié)點和路由器。 （3）鏈路（link）：由多個組件復(fù)合而成，用來連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。所有的鏈路都是以隊列的形式來管理分組的到達、離開和丟棄。 （4）代理（agent）：負責網(wǎng)絡(luò)層分組的產(chǎn)生和接收，也可以用在各個層次的協(xié)議實現(xiàn)中。每個agent連接到一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上，由該節(jié)點給它分配一個端口號。 （5）包（packet）：由頭部和數(shù)據(jù)兩部分組成。一般情況下，packet只有頭部、沒有數(shù)據(jù)部分。 4、NS2的軟件構(gòu)成 NS2包含Tcl/Tk, OTcl, NS，Tclcl。其中Tcl是一個開放腳本語言，用來對NS2進行編程；Tk是Tcl的圖形界面開發(fā)工具，可幫助用戶在圖形環(huán)境下開發(fā)圖形界面；OTcl是基于Tcl/Tk的面向?qū)ο髷U展，有自己的類層次結(jié)構(gòu)；NS2為本軟件包的核心，是面向?qū)ο蟮姆抡嫫?#xff0c;用C++編寫，以O(shè)Tcl解釋器作為前端；Tclcl則提供NS2和OTcl的接口，使對象和變量出現(xiàn)在兩種語言中。為了直觀的觀察和分析仿真結(jié)果，NS2 提供了可選的Xgraphy、可選件Nam。 5、NS現(xiàn)有的仿真元素 從網(wǎng)絡(luò)拓撲仿真、協(xié)議仿真和通信量仿真等方面介紹NS的相應(yīng)元素： （1）網(wǎng)絡(luò)拓撲主要包括節(jié)點、鏈路。NS的節(jié)點由一系列的分類器（Classifier，如地址分類器等）組成，而鏈路由一系列的連接器（Connector）組成。 （2）在節(jié)點上，配置不同的代理可以實現(xiàn)相應(yīng)的協(xié)議或其它模型仿真。如NS的TCP代理，發(fā)送代理有：TCP，TCP/Reno，TCP/Vegas，TCP/Sack1，TCP/FACK，TCP/FULLTCP等，接收代理有：TCPSINK，TCPSINK/DELACK。TCPSINK/SACK1，TCPSINK/SACK1/DELACK等。此外，還提供有UDP代理及接收代理Null（負責通信量接收）、Loss Monitor（通信量接收并維護一些接收數(shù)據(jù)的統(tǒng)計）。 （3）網(wǎng)絡(luò)的路由配置通過對節(jié)點附加路由協(xié)議而實現(xiàn)。NS中有三種單播路由策略：靜態(tài)、會話、動態(tài)。 （4）在鏈路上，可以配置帶寬、時延和丟棄模型。NS支持：Drop-tail（FIFO）隊列、RED緩沖管、CBO（包括優(yōu)先權(quán)和Round-robin 調(diào)度）。各種公平隊列包括：FQ，SFQ，DRR等。 （5）通信量仿真方面，NS提供了許多通信應(yīng)用，如FTP，它產(chǎn)生較大的峰值數(shù)據(jù)傳輸；Telnet則根據(jù)相應(yīng)文件隨機選取傳輸數(shù)據(jù)的大小。此外，NS提供了四種類型的通信量產(chǎn)生器：EXPOO，根據(jù)指數(shù)分布（On/Off）產(chǎn)生通信量，在On階段分組以固定速率發(fā)送，Off階段不發(fā)送分組，On/Off的分布符合指數(shù)分布，分組尺寸固定；POO，根據(jù)Pareto分布（On/Off）產(chǎn)生通信量，它能用來產(chǎn)生長范圍相關(guān)的急劇通信量；CBR，以確定的速率產(chǎn)生通信量，分組尺寸固定，可在分組間隔之間產(chǎn)生隨機抖動；Traffic Trace，根據(jù)追蹤文件產(chǎn)生通信量。

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總結(jié)

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