[转] 网路模拟软体NS2来做网路效能分析需看的文章(一) 转载 貌似图片看不到了。。。

对于使用网路模拟软体来做网路效能分析的人而言，步骤通常是先设计出符合自己需要的网路模拟环境，设定其不同的参数，执行模拟，收集结果资料，最后把资料使用图片或表格把结果呈现出来以方便分析实验。一般而言，对于ns2的初学者而言，总是会遇到一个问题，就是网路模拟程式跑完后，接下来该如何分析。这是非常重要的一个过程，所以希望ns2的初学者能好好的研究此章节的内容，相信一定会对大家的研究有相当的帮助。

        本节打算以一个简单的网路环境为范例，介绍如何使用一些工具来分析和呈现模拟结果，这包含了如何去量测End-to-End Delay、Jitter、Packet Loss、和Throughput。而採用的方法是去分析traffic trace档桉的方式，这种方法的优点是简单且不需要去修改到ns2核心的部份，但缺点是若是模拟资料若是太多，traffic trace的档桉会太大，这样会增加分析所需要的时间。另外一种方法，是去更改ns2核心，增加或修改一些档桉，把所需要量测的参数直接记录下来，这种方法的优点是模拟结束后，所需要量测的数据已经完全记录下来，但缺点是要动到ns2核心的部分，对于初学者而言，这是一个很大的门槛，这个方法笔者留到后面的章节在做介绍。

        笔者先对要模拟的环境做一个简单的介绍。这个网路的环境包含了四个网路节点(n0，n1，n2，n3)，如下图所示。网路节点n0到节点n2之间，和节点 n1到节点n2之间的网路频宽(bandwidth)是2Mbps，延迟时间(propagation delay)是10ms。网路拓朴中的频宽瓶颈是在节点n2到节点n3之间，频宽为1.7Mbps，延迟的时间为20ms。每个网路节都是採用 DropTail queue的方式，且在节点n2到节点n3之间的最大伫列长度是10个封包的长度。在节点n0到n3之间会有一条FTP的连线，FTP应用程式是架构在 TCP之上，所以在写模拟环境的描述语言的时候，必需先建立一条TCP的连线，在来源端n0上使用TCP agent产生”tcp”来发送TCP的封包；在目的地端n3使用TCPsink agent产生”sink”来接受TCP的资料、并产生回覆封包(ACK)回传送端、最后把接收的TCP封包释放。最后要把这两个agent连起来 (connect)，连线才能建立。若是没有额外的参数设定，TCP封包的长度为1Kbytes。在这裡顺便补充说明一下，对于ns2模拟参数内定值设定是在ns-allinone-2.27\ns-2.27\tcl\lib目录下的ns-default.tcl，有想要进一步瞭解的人，可以去查看此档。另外，在节点n1到n3之间有一条固定的传输速率的连线(Constant Bit Rate，CBR)，CBR应用程式是架构在UDP之上，因此必需在n1使用UDP agent来产生”udp”用来发送UDP封包，在n3上使用Null agent来产生”sink”以接收由n1传送过来的UDP封包，然后把接收的封包释放。CBR的传送速度为1Mbps，每一个封包大小为 1Kbytes。CBR是在0.1秒开始传送，在4.5秒结束传输；FTP是在1.0秒开始传送，4.0秒结束传输。

 

[Simulation Topology]

 

[Tcl Script]

 

# 产生一个模拟的物件

 

set ns [new Simulator]

 

 

 

#针对不同的资料流定义不同的颜色，这是要给NAM用的

 

$ns color 1 Blue

 

$ns color 2 Red

 

 

 

#开启一个NAM trace file

 

set nf [open out.nam w]

 

$ns namtrace-all $nf

 

 

 

#开启一个trace file，用来记录封包传送的过程

 

set nd [open out.tr w]

 

$ns trace-all $nd

 

 

 

#定义一个结束的程序

 

proc finish {} {

 

        global ns nf nd

 

        $ns flush-trace

 

        close $nf

 

        close $nd

 

        #以背景执行的方式去执行NAM

 

        exec nam out.nam &

 

        exit 0

 

}

 

 

 

#产生四个网路节点

 

set n0 [$ns node]

 

set n1 [$ns node]

 

set n2 [$ns node]

 

set n3 [$ns node]

 

 

 

#把节点连接起来

 

$ns duplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail

 

$ns duplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail

 

$ns duplex-link $n2 $n3 1.7Mb 20ms DropTail

 

 

 

#设定ns2到n3之间的Queue Size为10个封包大小

 

$ns queue-limit $n2 $n3 10

 

 

 

#设定节点的位置，这是要给NAM用的

 

$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-down

 

$ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up

 

$ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right

 

 

 

#观测n2到n3之间queue的变化，这是要给NAM用的

 

$ns duplex-link-op $n2 $n3 queuePos 0.5

 

 

 

#建立一条TCP的连线

 

set tcp [new Agent/TCP]

 

$tcp set class_ 2

 

$ns attach-agent $n0 $tcp

 

set sink [new Agent/TCPSink]

 

$ns attach-agent $n3 $sink

 

$ns connect $tcp $sink

 

#在NAM中，TCP的连线会以蓝色表示

 

$tcp set fid_ 1

 

 

 

#在TCP连线之上建立FTP应用程式

 

set ftp [new Application/FTP]

 

$ftp attach-agent $tcp

 

$ftp set type_ FTP

 

 

 

#建立一条UDP的连线

 

set udp [new Agent/UDP]

 

$ns attach-agent $n1 $udp

 

set null [new Agent/Null]

 

$ns attach-agent $n3 $null

 

$ns connect $udp $null

 

#在NAM中，UDP的连线会以红色表示

 

$udp set fid_ 2

 

 

 

#在UDP连线之上建立CBR应用程式

 

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

 

 

 

#设定FTP和CBR资料传送开始和结束时间

 

$ns at 0.1 "$cbr start"

 

$ns at 1.0 "$ftp start"

 

$ns at 4.0 "$ftp stop"

 

$ns at 4.5 "$cbr stop"

 

 

 

#结束TCP的连线(不一定需要写下面的程式码来实际结束连线)

 

$ns at 4.5 "$ns detach-agent $n0 $tcp ; $ns detach-agent $n3 $sink"

 

 

 

#在模拟环境中，5秒后去呼叫finish来结束模拟(这样要注意模拟环境中

 

#的5秒并不一定等于实际模拟的时间

 

$ns at 5.0 "finish"

 

 

 

#执行模拟

 

$ns run

 

 

 

 

 

模拟结束后，会产生两个档桉，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，这可以让使用者用”看”的方式去瞭解封包传送是如何从来源端送到接收端。另一个档桉是 out.tr，这个档桉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，在时间0.1秒的时候，从 n1传送到n2。这个档桉对我们做效能分析很重要，所以要先对这个档桉的格式做仔细的介绍。

 

 

 

＋ 0.1   1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 0 0

 

－ 0.1   1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 0 0

 

＋ 0.108 1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 1 1

 

－ 0.108 1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 1 1

 

r 0.114 1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 0 0

 

＋ 0.114 2 3 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 0 0

 

－ 0.114 2 3 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 0 0

 

＋ 0.116 1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 2 2

 

－ 0.116 1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 2 2

 

r   0.122 1 2 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 1 1

 

＋ 0.122 2 3 cbr 1000 ------- 2 1.0 3.1 1 1

 

.................................................................

 

 

 

每一笔记录的开始都是封包事件发生的原因，若是r则表示封包被某个节点所接收，若是+则表示进入了伫列，若是-则表示离开伫列，若是d则表示封包被伫列所丢弃。接着的第二个栏位表示的是事件发生的时间；栏位三和栏位四表示事件发生的地点(从from node到to node)；栏位五表示封包的型态；栏位六是封包的大小，栏位七是封包的旗标标注；栏位八表示封包是属于那一个资料流；栏位九和栏位十是表示封包的来源端和目的端，这两个栏位的格式是a.b，a代表节点编号，b表示埠号(port number)；栏位十一表示封包的序号；最后栏位十二表示封包的id。以前面trace file的第一笔为例，意思就是说有一个封包pakcet id为0，资料流id为2，序号为0，长度为1000 bytes，型态为CBR，它是从来源端1.0要到目的地3.1，在时间0.1秒的时候，从节点1进入了节点2的伫列中。