网络协议模拟与分析

网络协议模拟与分析,第1张

概述  协议模拟 Ø  工具:NS2,awk,shell,perl等; Ø  要求:掌握NS2网络模拟的基本流程; Ø  内容:NS2网络模拟基本流程 编写TCL脚本,搭建如下图所示的一个网络,共6个节点,其中2、3节点用做ftp服务器和客户端,4、5节点用做cbr流量的源和目的,而0、1节点用做转发设备。各节点间的链路属性见图。 模拟时间设为13秒钟,在0.1秒开始产生cbr流量,在1.0秒开发发送

 @H_301_7@ 协议模拟

Ø  工具:NS2awkshellperl等;

Ø  要求:掌握NS2网络模拟的基本流程;

Ø  内容:NS2网络模拟基本流程

编写TCL脚本,搭建如下图所示的一个网络,共6个节点,其中23节点用做ftp服务器和客户端,45节点用做cbr流量的源和目的,而01节点用做转发设备。各节点间的链路属性见图。

模拟时间设为13秒钟,在0.1秒开始产生cbr流量,在1.0秒开发发送发ftp流量;8.0ftp流量结束,12.0cbr流量结束。编写脚本(可用shellawk,或perl等)分析模拟日志文件,统计每0.5s01节点间链路通过的分组数以及字节数。

设计与实现

1.仿真脚本代码与详细注解 

  #Create a simulator object  #创建一个模拟器对象     set ns [new Simulator]      #将模拟器对象赋值给变量ns          #define different colors for data flows (for NAM)   #对不同的数据流定义不同     $ns color 1 Blue                                    #的颜色,是给NAM用的     $ns color 2 Red          #Open the NAM trace file     set nf [open out.nam w] #打开一个nam文件,若存在则清空,若不存在则新建     $ns namtrace-all $nf          #Open the Trace file     set tf [open out.tr w]  #打开一个trace file,方式同上。用来记录封包传送的过程     $ns trace-all $tf          #define a  'finish' procedure   #定义一个finish过程     proc finish {} {         global ns nf tf         $ns flush-trace         close $nf       #关闭nam文件         close $tf       #关闭trace 文件         exec nam out.nam &  #以后台方式执行nam         exit 0              #Create four nodes      #创建六个节点     set n0 [$ns node]     set n1 [$ns node]     set n2 [$ns node]     set n3 [$ns node]     set n4 [$ns node]     set n5 [$ns node]          #Create links between the nodes     #根据条件创建节点之间的连接     $ns duplex-link $n0 $n2 1.5Mb 10ms DropTail     $ns duplex-link $n0 $n4 1.5Mb 10ms DropTail     $ns duplex-link $n1 $n3 1.5Mb 10ms DropTail     $ns duplex-link $n1 $n5 1.5Mb 10ms DropTail     $ns duplex-link $n1 $n0 2Mb 20ms DropTail          #Give node position (for NAM)       #设置节点的位置,供NAM使用     $ns duplex-link-op $n2 $n0 orIEnt right-down     $ns duplex-link-op $n4 $n0 orIEnt right-up     $ns duplex-link-op $n0 $n1 orIEnt right     $ns duplex-link-op $n0 $n1 orIEnt right     $ns duplex-link-op $n1 $n3 orIEnt right-up     $ns duplex-link-op $n1 $n5 orIEnt right-down          #Set Queue Size of link (n0-n1) to 10   #设置n0和n1之间的最大队列长度为10     $ns queue-limit $n1 $n0 10          #Setup a TCP connection #建立一条TCP链接     set tcp [new Agent/TCP]     $tcp set class_ 2     $ns attach-agent $n2 $tcp     set sink [new Agent/Tcpsink]     $ns attach-agent $n3 $sink     $ns connect $tcp $sink     $tcp set fID_ 1     #在NAM中,TCP的连接以蓝色表示          #Setup a UDP connection     #建立一个UDP连接     set udp [new Agent/UDP]     $ns attach-agent $n4 $udp     set null [new Agent/Null]     $ns attach-agent $n3 $null     set null [new Agent/Null]     $ns attach-agent $n5 $null     $ns connect $udp $null     $udp set fID_ 2     #在NAM中,UDP的链接以红色表示          #Setup a FTP over TCP connection        #在TCP连接之上建立FTP应用     set ftp [new Application/FTP]     $ftp attach-agent $tcp     $ftp set type_ FTP          #Setup a CBR over UDP connection    #在UDP连接之上建立CBR应用     set cbr [new Application/Traffic/CBR]     $cbr attach-agent $udp     $cbr set type_ CBR     $cbr set packet_size_ 1000     $cbr set rate_ 1mb     $cbr set random_ false          #Schedule events for the CBR and FTP agents #设置FTP和CBR开始的时间     $ns at 0.1 "$cbr start" #在0.1秒开始产生cbr流量      $ns at 1.0 "$ftp start" #在1.0秒开发发送发ftp流量     $ns at 8.0 "$ftp stop"  #8.0秒ftp流量结束     $ns at 12.0 "$cbr stop" #12.0秒cbr流量结束          #Call the finish procedure after 13 seconds of simulation time       #在13秒调用finish过程结束模拟     $ns at 13.0 "finish"          #Run the simulation #执行模拟     $ns run   

2.仿真过程示意图

3.日志分析脚本设计(设计思路与代码、注解)

设计思路:首先按取出每行的时间(第二字段)、分组大小(第六字段);  若时间大于当前的时间段(interval)$i*0.5,令变量i加1,开始统计下一个时间段信息; 数组count1记录分组的数目,它的下标与时间段的序号对应(比如0~0.5时间段内的通过的分组数的值为$count1[1])。 数组count2记录每个时间段通过的分组的总字节数,它的下标也与时间段的序号对应。 

 perl脚本:

  #!/usr/bin/perl     #count the number of packets between node0 and node1 ,the interval is 0.5 seconds.          $i=0;       #定义变量i     @info;      #定义三个数组     @count1;     @count2;     while(<>){      #从标准输入读入数据     @info = split(/ +/,$_); #split函数以一个以上的空格为分隔符对每行数据进行分割。分割后的数据返回给info数组     $reason = $info[0]; #封包事件发生原因         $time = $info[1];       #info中的下标1对应的数据(第二字段)为时间     $src = $info[2];    #开始节点     $dst = $info[3];            #结束节点         $length = $info[5];     #info中下标5对应数据(第六字段)为分组大小     if($reason==’r’ && ($src==0 && $dst==1) || ($src==1 && $dst==0)){        #封包进入队列,且在0——1链路上,执行以下 *** 作     if($time > $i*0.5){     #若时间大于当前的时间段,则开始统计下一                 $i++;                   时间段的信息         }            $count1[$i]++;      #对应时间段的分组数加1         $count2[$i]+=$length;       #对应时间段的字节数累加         }#end of while     printf("intervals(s)\t\tpackets\t\tbytes\n");     $i=1.0;     while($count1[$i]){ #只要count1数组不为空就打印         printf("%4.1f~%4.1f\t\t$count1[$i]\t\t$count2[$i]\n",($i-1)*0.5,$i*0.5,);         $i++;       

4.分析结果展示(通过自绘图来说明)

第一列:时间段,每0.5秒分成一个时间段;第二列为分组数;第三列为通过的分组的总字节数。

绘制成统计图如下:

 

注:

NS2

NS2是指 Network Simulator version 2,NS(Network Simulator) 是一种针对网络技术的源代码公开的、免费的软件模拟平台,研究人员使用它可以很容易的进行网络技术的开发,而且发展到今天,它所包含的模块几乎涉及到了网络技术的所有方面。所以,NS成了目前学术界广泛使用的一种网络模拟软件。

NS2仿真器封装了许多 功能模块,最基本的是节点、链路、代理、数据包格式等等

1.节点(node):由tclobject对象组成的复合组件,在NS2中表示端节点和路由器

2.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分组的到达、离开和丢弃。

3.代理(agent):负责网络层分组的产生和接收,也可以用在各层次的协议实现中。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。

4.包(packet):由头部和数据两部分组成。一般情况下,packet只有头部没有数据部分。

软件构成 NS2包含Tcl/Tk,OTcl,NS,Tclcl。其中Tcl是一个开放 脚本语言,用来对NS2进行编程;Tk是Tcl的图形界面开发工具,可帮助用户在图形环境下开发图形界面;OTcl是基于Tcl/Tk的 面向对象扩展,有自己的类层次结构;NS2为本 软件包的核心,是面向对象的 仿真器,用C++编写,以OTcl 解释器作为前端;Tclcl则提供NS2和OTcl的接口,使对象和 变量出现在两种语言中。为了直观的观察和分析仿真结果,NS2 提供了可选的Xgraphy、可选件 Nam。   NAM ——The Network Animator(网络动画绘制者)

Animate  vt,使有生气;驱动。adj,有生气的,生气勃勃的,活的

 

#模拟结束后,会产生两个文件。一个是out.nam,这是给NAM用的,用来把模拟的过程用视觉化的方式呈现出来,这可以让使用者“看”的方式去了解封包传送是如何从来源端送到接收端。另一个文件是out.tr,这个文件记录了模拟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,在事件0.1秒的时候,从n1传送到n2.这个问价你对我们做效能分析很重要。   日志文件(out.tr)各个字段的含义:   第一个字段:都是封包事件发生的原因:r表示这个封包被某个节点接受,+表示进入队列,-表示离开队列,d表示封包被队列丢弃; 第二个字段:事件发生的时间 第三个字段:开始节点 第四个字段:结束节点 第五个字段:封包的类型 第六个字段:封包的大小,单位为byte 第七个字段:封包的标记标注 第八个字段:表示封包属于哪一个数据流。即在TCL脚本中所定义的类似$udp set fID_ 2 第九、十两个字段表示封包的来源端和目的端,格式为a.b,a代表节点编号,吧表示端口号; 第十一字段表示封包的序号;第十一个字段表示的是网络层包的顺序号,需要注意的是,对于UDP应用来说是不需要顺序号的,但是对于NS2依然保持这个顺序号是为了方便分析。
第十二字段表示封包的ID。

 

CBR(Constants Bit Rate)即固定码率,就是恒定比特率的意思。
题目汇总图的意思是节点4以1Mbps的恒定速率发送大小为1KB的IP包。

 

以上为本人《网络协议模拟与分析》课程设计的内容,我只是通过短暂的学习完成了课程要求,搞出了合格的结果(感觉已经很牛掰了),但是对其中涉及的东西并非很熟悉,比如TCL脚本语言,如有错误,请大神指正。

总结

以上是内存溢出为你收集整理的网络协议模拟与分析全部内容,希望文章能够帮你解决网络协议模拟与分析所遇到的程序开发问题。

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