NS2无线路由协议仿真(NAM动画)
基于NS2软件 的网络协议仿真
基于网络模拟软件NS2的网络协议仿真【摘要】：网络模拟是网络协议性能及研究中非常重要的一个组成部分。
本文介绍了网络模拟软件 NS2 的结构和特点以及仿真过程，并实例介绍了基于NS2的网络协议仿真。
【关键词】：NS2；TCP；UDP；路由；仿真一、引言网络模拟是网络协议性能及研究中非常重要的一个组成部分，算法是否合理、是否具有实用价值、是否能够提高网络的性能等都需要通过实验证明。
由于在真实的网络环境中进行实践验证耗资巨大，多数高校和科研机构并不具备完整有效的实验环境，而且真实网络中实验数据的收集和分析也有一定困难。
网络仿真软件通过在计算机上建立一个虚拟的网络环境来实现对真实网络环境的模拟，科研人员在这个平台上不仅能对网络的通信、设备、协议、结构以及应用进行研究，还能对网络的性能进行分析和评估。
仿真软件大大提高了网络设计开发的效率，同时也降低了费用和风险，已经成为研究中不可或缺的工具。
二、NS2 的结构和特点目前，使用较多的网络仿真软件有OPNET，Matlab，NS2 和GloMoSim 等。
选择免费且开放源代码的NS2作为仿真平台，是因为该平台是一种离散事件网络仿真平台，可以运行在Linux或Windows操作系统上。
作为一种可扩展、易配置、可编程的事件驱动的网络仿真软件，NS2能够近乎真实地在各个层次上模拟网络运行，并支持多种协议。
其主要功能包括以下几点。
一）灵活的仿真环境作为一款开源软件，NS2所有源代码公开，任何人都可以获得、使用和修改其源代码。
这对于利用NS2来构建特殊的网络仿真实验环境非常方便和迅速。
二）结果分析及再现容易研究人员通过配置环境参数获得理想的网络环境，即可实时跟踪并记录关键节点的重要信息，从而获得网络性能参数，并可以随时再现某些特殊情况，这在真实网中是难以做到的。
三）良好的可扩展性NS2使用C++和OTCL两种程序设计语言，分别完成具体协议的模拟，实现与网络仿真环境的配置和建立。
基于NS2的无线多媒体传感器网络多路径路由算法仿真与实现
3、GEAR算法：GEAR（Geographical Energy Aware Routing）算法是一种基 于地理位置的路由算法。它通过优化数据传输路径，使得能量消耗更加均衡。 GEAR算法根据节点的位置信息计算最短路径，并选择能量剩余较多的节点作为 下一跳节点。
三、无线传感器网络路由算法的 仿真实现
相关技术综述
无线多媒体传感器网络相关研究
无线多媒体传感器网络是一种集成了传感器、微处理器、无线通信和多媒体技 术的网络。它的主要任务是收集、处理和传输各种多媒体信息，如音频、视频、 图像等。无线多媒体传感器网络具有广泛的应用前景，如环境监测、智能交通、 智能家居等。
QoS路由算法相关研究
QoS路由算法是一种能够保证网络服务质量的新型路由协议。它能够在传输过 程中有效地分配网络资源，以满足不同的服务质量需求。QoS路由算法主要包 括基于端到端、基于中间节点和基于源节点三种类型。在无线多媒体传感器网 络中，
3、数据采集与处理：通过实验平台采集数据，对路由算法的性能进行评估， 包括吞吐量、能耗等方面的分析。
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基于NS2的无线多媒体传感器 网络多路径路由算法仿真与实
现
01 引言
03 算法描述
目录
02 相关研究 04 参考内容
引言
无线多媒体传感器网络（WMSN）在许多领域都具有广泛的应用前景，如环境监 测、智能交通和军事侦察等。在这些应用场景中，由于传感器节点资源的限制， 如何有效地传输多媒体数据成为一个重要的问题。多路径路由算法作为一种提 高网络容错能力和
四、结论
无线传感器网络中的路由算法是实现高效、可靠数据传输的关键。针对不同应 用场景和需求，我们需要选择合适的路由算法来优化网络的性能表现。通过仿 真实验，我们可以对不同路由算法的性能进行评估和比较，为实际应用提供参 考依据。
基于NS2的无线自组网路由协议的研究与仿真
仿真工具NS2
NS2（Network Simulator version 2）是面向 对象的、 离散事件驱动的网络环境模拟器，主要用 于解决网络研究方面的问题。NS2提供了在无线或有 线网络上的TCP/IP、路由、队列管理、IP QoS等多 种协议的模拟。
NS2使用C++和OTcl（具有面向对象特性的Tcl脚 本程序设计语言）作为开发语言。
不同平台对NS2的支持情况
仿真流程
无线自组网路由协议
无线自组网的路由协议作为影响网络性能的一 个重要因素，是确保移动自组网络正确运行的关键。 对该领域进行深入而广泛的研究将为移动自组网的 应用提供重要科学依据。
分类：根据源端何时获得路由信息
仿真的三种路由协议
❖ 动态源路由协议DSR ❖ 无线自组网按需平面距离矢量路由协议
❖ 在拓扑变化频繁的无线自组网环境中，采用 按需路由协议可减少实时路由维护的信道资 源消耗；在网络拓扑结构相对稳定的环境中， 如果业务对实时性要求较高时，应尽量采用 表驱动方式的路由协议。
主要内容：
无线自组网 仿真工具NS2 无线自组网路由协议 路由仿真
无线自组网
无线自组网是一个多跳、临时、可自 由移动无中心网络。它不需要现有信息 基础网络设施的支持，可以在任何时候、 任何地点快速构建。
特点： ❖ 自组织 ❖ 动态拓扑 ❖ 多跳路由 ❖ 无中心且所有节点地位平等 ❖ 灵活性好
应用领域： ❖ 军事应用 ❖ 无线传感器网络 ❖ 个人通信 ❖ 移动会议 ❖ 应用于紧急和突发场合 ❖ 与蜂窝移动通信系统等现有移动通
AODV ❖ 目的序列距离矢量路由协 NhomakorabeaDSDV
性能评价指标
丢包率 端到端时延 路由开销 吞吐量
ns2模拟仿真
实验内容S1到r之间，以及s2到r之间的带宽为2Mbps，传递时延10ms，r到d之间带宽1.7Mbps，传递时延20m1 在NS2中建立UDP联机，学习如何将模拟过程输出到文件，通过工具进行分析2 测量以UDP为传输协议的应用程序的吞吐量（Throughput）、封包延迟（Packet Delay）、抖动率（Packet Jitter）和封包丢失率（Packet Loss Rate）；实验目的1 熟悉ns2的使用2 会将模拟过程输出到文件3 会测量以UDP为传输协议的应用程序的吞吐量（Throughput）、封包延迟（Packet Delay）、抖动率（Packet Jitter）和封包丢失率（Packet Loss Rate）；实验步骤：1 通过.tcl脚本，是模拟过程输出文件如下tcl文件：set ns [new Simulator]$ns color 0 blue$ns color 1 redset n0 [$ns node]set n1 [$ns node]set n2 [$ns node]set n3 [$ns node]set f [open out.tr w]$ns trace-all $fset nf [open out.nam w]$ns namtrace-all $nf$ns duplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail$ns duplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail$ns duplex-link $n2 $n3 1.7Mb 20ms DropTail$ns queue-limit $n2 $n3 20$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-up $ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-down $ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right$ns duplex-link-op $n2 $n3 queuePos 0.5set udp [new Agent/UDP]$ns attach-agent $n0 $udpset null [new Agent/Null]$ns attach-agent $n3 $null$ns connect $udp $null$udp set class_ 0set cbr [new Application/Traffic/CBR]$cbr attach-agent $udpset tcp [new Agent/TCP]$tcp set class_ 1set sink [new Agent/TCPSink]$ns attach-agent $n1 $tcp$ns attach-agent $n3 $sink$ns connect $tcp $sinkset ftp [new Application/FTP]$ftp attach-agent $tcp$ftp set type_ FTP$ns at 0.1 "$cbr start"$ns at 1.0 "$ftp start"$ns at 4.0 "$ftp stop"$ns at 4.5 "$cbr stop"$ns at 4.0 "$ns detach-agent $n1 $tcp ;$ns detach-agent $n3 $sink"$ns at 5.0 "finish"proc finish {} {global ns f nf$ns flush-traceclose $fclose $nfputs "this is test..."exec nam out.nam &exit 0}$ns run运行结果：结果分析1 测量丢包率：针对out.tr的分析Out.trOut.trevent 有{‘r’.+.- ,d}r 表示收到+ 排队进入- 排队离开d 丢了还有time，from ，to node，pkt type ，flags，fidsize ，fid ，src addr ，dst addr，seqnum ，pkt id 分别对应着out.tr的每一列数字Awk文件由于测量吞吐量等Awk里定义有event = $1;time = $2;fromNode = $3;toNode = $4;pktType = $5;pktSize = $6;flags = $7;fid = $8;srcAddr = $9;dstAddr = $10;seqNum = $11;pktId = $12;测量丢包率代码为：BEGIN {#初始化，设置变量以记录packet 被drop 的数目fsDrops=0;numFs}{#将out.tr文件的相应字段赋值给变量action=$1;time=$2;from=$3;to=$4;type=$5;pktsize=$6;flow_id=$8;src=$9;dst=$10;seq_no=$11;packet_id=$12;#统计从n1 送出多少packetsif (from==1 && to==2 && action=="+")numFs++;#统计flow_id 为0，且被drop的数据包数目if (flow_id==0 && action =="d")fsDrops++;}END {printf("number of packets sent: %d lost: %d\n",numFs,fsDrops);}2吞吐量#throughputBEGIN{flag=0;i=0;}{event = $1;time = $2;fromNode = $3;toNode = $4;pktType = $5;pktSize = $6;flags = $7;fid = $8;srcAddr = $9;dstAddr = $10;seqNum = $11;pktId = $12;if(event=="r" && fromNode==2 && toNode==3 && fid==0){pktSum[i+1]=pktSum[i]+pktSize;if(flag==0){ beginTime=time;flag=1;}endTime[i]=time;i++;}}END{printf("%.6f\t%.5f\n",endTime[0],0);for(j=1;j<i;j++){throughput=(float)pktSum[j]/(endTime[j] -beginTime)*8/1000; printf("%.6f\t%.5f\n",endTime[j],throughput);}printf("%.6f\t%.5f\n",endTime[i-1],0);}3延迟BEGIN {#初始化，设置变量以记录目前已处理数据包的最大ID号highest_packet_id=0;}{#将out.tr文件的相应字段赋值给变量action=$1;time=$2;from=$3;to=$4;type=$5;pktsize=$6;flow_id=$8;src=$9;dst=$10;seq_no=$11;packet_id=$12;#记录目前已处理数据包的最大ID号if (packet_id>highest_packet_id)highest_packet_id=packet_id;#记录数据包的发送的时间if (start_time[packet_id]==0)start_time[packet_id]=time;#记录CBR （其flow_id=0) 的接收时间if (flow_id==0 && action!="d") {if (action=="r") {end_time[packet_id]=time;}}else {#把不是CBR数据包或者被DROP掉的CBR数据包的接收时间设置为-1；end_time[packet_id]=-1;}}END {# 当out.tr中数据行全部读取完后，开始计算有效数据包的端到端的时间延迟for ( packet_id=0; packet_id <= highest_packet_id; packet_id++) {start=start_time[packet_id];end=end_time[packet_id];packet_duration=end-start;#显然，只把接收时间晚于发送时间的记录列出来哦！if (start<end) printf("%f %f\n", start, packet_duration);}}4抖动率BEGIN {#初始化，设置变量以记录目前已处理数据包的最大ID号highest_packet_id=0;}{#将out.tr文件的相应字段赋值给变量action=$1;time=$2;from=$3;to=$4;type=$5;pktsize=$6;flow_id=$8;src=$9;dst=$10;seq_no=$11;packet_id=$12;#记录目前已处理数据包的最大ID号if (packet_id>highest_packet_id)highest_packet_id=packet_id;#记录数据包的发送的时间if (start_time[packet_id]==0)start_time[packet_id]=time;#记录CBR （其flow_id=0) 的接收时间if (flow_id==0 && action!="d") {if (action=="r") {end_time[packet_id]=time;}}else {#把不是CBR数据包或者被DROP掉的CBR数据包的接收时间设置为-1；end_time[packet_id]=-1;}}END {#初始化Jitter计算所需的变量last_seqno=0;last_delay=0;seqno_diff=0;# 当out.tr中数据行全部读取完后，开始计算有效数据包的端到端的时间延迟for ( packet_id=0; packet_id <= highest_packet_id; packet_id++) { start=start_time[packet_id];end=end_time[packet_id];packet_duration=end-start;#显然，只把接收时间晚于发送时间的记录列出来哦！if (start<end) {#得到了delay 值（packet_duration) 后计算jitterseqno_diff=pkt_seqno[packet_id]-last_seqno;delay_diff=packet_duration-last_delay;if(seqno_diff==0) {jitter=0;} else {jitter=delay_diff/seqno_diff;}printf("%f %f\n", start, jitter);#更新变量，方便循环中的下一次计算last_seqno=pkt_seqno[packet_id];last_delay=packet_duration;}}}。
对仿真软件OPNET和NS2的分析
对仿真软件OPNET和NS2的分析摘要：网络仿真的应用是基于现代计算机技术同网络的结合发展上产生的网络研究手段，文章通过对网络仿真的相应的应用软件的发展以及背景进行了比较性研究，对网络仿真的工作流程进行了描述，通过对其原理以及构成的分析对当下应用最广的opent以及ns2软件进行了介绍。
关键词：网络工具；网络仿真；应用；软件1 简介现代化的网络在研究过程中需要一个模拟环境用以对其开发设计已经应用进行不断地完善，网络仿真工具就是通过一个系统理论形式以及随机过程为基础的统计优化理论作为研究前提的手段。
在设计时期，仿真环境可以为各种方案提供一个虚拟的模型用以对其性能进行有效的预测；在运行时期，系统的性能优化需要建立在工作环境不同以及负荷分析的比较上的。
因此，在很多情况中，模拟仿真的网络环境是最可行可靠的方式以及技术手段。
相对比数学分析仿真方式的抽象程度要低一些，更容易让人理解；相对比测量技术，仿真方式耗费的时间也相对较少；其在成本的节约以及有效性的高低上是其他的方式无法比拟的。
网络技术的发展也使得网络技术的复杂化程度随之增加，因此测试和完善其的网络环境要求也越来越高，网络仿真技术要求也随之不断的加强，应用也开始广泛。
目前在网络技术的开发设计以及研究规划和完善上成为了不可或缺的工具。
美国等西方的发达国家从上世纪的八十年代起就开始进行了商业以及非商业的的网络仿真技术的开发和研究，近些年来我国也开始意识到了网络仿真的重要性，因此开始针对性的对此类软件进行开发。
1997年cernet网络中心开始着手对自己的网络仿真类的软件进行研发，1998年之后opent软件开始被引入中国，用于很多企业单位，进行协议开发以及规划和设计应用方面的研究。
2 步骤完整的网络仿真具有特定的步骤，需要对仿真的环境首先进行定义，然后在进行建模和运行最后是结果的展示的等一系列的环节，这个过程中最重要的就是运行以及建模，具体来说包括了首先建模之后对模型的确认然后是对数据进行采集以及程序的编制、验证，最后则是运行，并且每个环节都是对下一个环节可以正常运行的前提。
基于NS2的泛洪路由协议的实现与仿真
目录摘要 (3)第1章绪论 (4)1.1 论文背景 (4)1.2 论文研究内容 (4)1.3 论文组织结构 (4)第2章 Ad Hoc网络的介绍及应用 (5)2.1 Ad Hoc网络的概念及特点 (5)2.2 Ad Hoc网络的结构 (6)2.3 Ad Hoc网络的应用领域 (7)第3章 NS2体系结构和功能模块 (8)3.1 NS2网络仿真概述 (8)3.2 NS2的使用和安装 (8)3.3 NS2的相关工具介绍 (9)3.4 NS2现有的仿真元素 (10)3.5 NS2仿真的一般步骤 (10)第 4 章泛洪路由协议的设计实现 (12)4.1 MFlood议类 (12)4.2 添加协议类 (12)4.3 添加包头类型 (14)4.4 编译代码 (15)第5章泛洪路由协议的仿真测试 (16)5.1 初步测试 (16)5.2 场景测试 (19)5.3 trace分析 (21)第6章心得体会 (26)参考文献...... . (27)基于NS2的泛洪路由协议的实现与仿真摘要:网络操作要求的不断变化刺激了新协议和新算法的产生和发展。
网络模拟仿真是研究新协议、分析新算法的一种重要方法。
络仿真平台NS2正是这样一种针对网络技术的源代码公开的、免费的软件模拟平台，其协议代码与真实网络应用代码很相似，仿真结果具有较高的可靠性。
NS2（Network Simulator，version 2）是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器。
由UC Berkeley开发而成。
它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。
本文详细讨论了基于NS2仿真工具对无线通信协议MFlood泛洪路由协议进行仿真的过程。
通过在NS2中添加泛洪路由协议，进行了NS2的扩展性研究与实现，最后通过使用相关工具对输出结果进行处理，为日后进行网络研究奠定基础。
关键词：NS2 泛洪路由协议、分组头、扩展第1章绪论1.1论文背景网络模拟是进行网络技术研究的一种基本手段。
基于NS2的移动自组网路由协议的仿真与实现.
2007,43(6Computer Engineering and Applications计算机工程与应用1引言移动自组网具有完全自组的运行方式和灵活的网络结构,可以真正地实现任何时间任何地点的网络互联通信,是一种无中心的网络,网络的带宽有限,而且网络拓扑动态变化的网络,这些特点决定了移动自组网在现实中应用的关键问题取决于路由问题的解决;而在真实的网络中,设计和调试网络协议是一件困难和复杂的事情,仿真成了最佳可供选择的测试、评估和验证手段之一,这不仅适用于网络模型的构造和设计、协议性能的评价与分析,还适用于网络协议的开发与研究以及真实网络的故障诊断。
网络模拟器NS2(Network Simulator v2是一种免费、源代码公开的模拟软件平台,其协议代码与真实网络应用代码很相似,仿真结果具有可靠性。
NS2是一个面向对象的离散事件驱动的网络模拟器,支持多个流行的网络协议如TCP、UDP和路由调度、拥塞控制算法等[1];相对于一般的离散型模拟器,NS2的优势在于它有非常丰富的构件库,而且这些对象易于组合,易于拓展,但是对用户的编程能力,实际网络协议的理解能力要求较高[2]。
在本文中,利用NS2已有的对象,组合所要研究的网络系统模型,在NS2中添加移动自组网中一个单播路由协议后进行网络仿真。
2NS2的仿真原理和拓展方法2.1NS2的仿真原理NS2采用编译和解释双层结构,编译层由C++类组成,C++语言执行速度快而修改和编译速度慢,故只用于编译层协议细节的实现;前端是一个OTCL(Object Tool Command Language解释器,OTCL修改快且可用于交互操作,用于解释层中仿真对象的设置,这种分裂对象仿真增强了构件库的可扩展性和可组合性[3]。
仿真器内核定义了有层次的编译类结构;在OTCL解释器中有相似的解释类结构。
用户通过解释器创立新的仿真对象之后,解释器对它进行初始化,与编译类结构中相应的对象建立映射。
NS2简单无线网络模拟实验报告
HUNAN CITY UNIVERSITYNS2与网络模拟实验报告实验题目：简单无线网络模拟 __专业： ____班级学号_____ _2015年 10月 27日1.实验目的•熟悉NS2网络模拟的基本操作流程•练习TCL脚本代码的编写•理解基本的无线网络节点的配置过程、以及数据流的发生2.实验原理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。
此外，NS也可作为一种辅助教学的工具，已被广泛应用在了网络技术的教学方面。
因此，目前在学术界和教育界，有大量的人正在使用NS。
NS2是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器,由UC Berkeley开发而成。
它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。
目前NS2可以用于仿真各种不同的IP网，已经实现的一些仿真有网络传输协议，比如TCP和UDP, 流量产生器，比如FTP, Telnet, Web CBR和VBR；路由队列管理机制，比如Droptail, RED和CBQ；路由算法，比如AODV、DSDV、DSR等无线路由协议。
NS2也为进行局域网的仿真而实现了多播以及一些MAC 子层协议。
3.实验内容和步骤•打开虚拟机播放器VMware Player•打开播放Ubuntu虚拟机镜像（Ubuntu.vmx）•登录系统后，打开控制台Terminal输入下列命令：•cd Desktop/EXP/•ns 6-simple-wireless.tcl•模拟运行完毕后，动画演示器NAM自动打开，播放动画，观察模拟过程。
4.实验结论•截取NAM动画演示结果。
••详细解释TCL脚本文件中与无线网络相关的代码。
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5 基于NS2的仿真测试
5. 1nam动画演示
开始界面截图，如图5-1所示。
图5-1 开始界面初始化界面，如图5-2所示。
图5-2 初始化界面Nam动画过程，只有第一条链路如图5-3所示。
图5-3Nam动画一条链路Nam动画过程，有两条链路如图5-4所示。
图5-4Nam动画两条链路
Nam动画过程，有三条链路如图5-5所示。
图5-5Nam动画三条链路
动画演示的过程分析如下：第一条链路在1.4sec时开始建立连接，流量较小，不会产生丢包；第二条链路在10.0sec时启动，链路一和链路二的流量总和仍没有超过带宽总量，丢包仍未产生，链路吞吐量很高效；在20sec时，第三条链路启动以后，流量总和已经超过带宽总量和队列存储范围，会产生丢包；在30sec 时第四条链路启动时，流量进一步增大，丢包数目进一步增多。
整个过程演示符合网络规则和当初设计预测，演示是正确的。