网络协议分析与仿真
《计算机网络仿真技术》第一章
1.Packet Tracer的保存
Packet Tracer仿真过程中必须要注意保存， 尤其是在构建规模较大的网络时，必须注意不 定时的保存过程。在大规模网络配置中，有时 候容易出现运行错误，如果不注意保存，在出 错后将会丢失所有的配置信息。Packet Tracer 默认保存的配置文件为“.pkt”文件类型。
单击“Auto Capture/Play”按钮，则可以自 动进行数据包的捕获。选择“Back”按钮，则 可以返回上一组的捕获结果。用来分析相关的 网络协议。
单击“Reset Simulation”按钮，则可以清 除当前捕获结果显示。
1.2.4 Packet Tracer的两种 使用模式
单击图1-7上的“Edit Filters”按钮，可以设置 要捕获的所有网络协议，可以根据实际情况进 行选择。显示如图1-8所示。
1.2.4 Packet Tracer的两种 使用模式
1.实时模式
打开Packet Tracer时，默认的是在实时模 式下，通常用户在该模式下进行网络拓扑的设 计，然后进行相关设备的配置。在实时模式下， 所有仿真的显示均是对真实系统的模拟。
1.2.4 Packet Tracer的两种 使用模式
Cisco是全球知名的网络设备厂商，基于 Cisco公司的Packet Tracer可实现Cisco设 备的真实仿真过程。这为构建计算机网 络提供了便利。
1.2.1 Packet Tracer的安装
略
1.2.2 Packet Tracer的主要 模块介绍
图1-1 Packet Tracer主界面
1.设备模块
图1-2 Packet Tracer设备选区
在Packet Tracer中，模拟不同的网络可能使用 的设备型号不同，另外部分设备是固定的，不 能进行相关硬件模块的添加和卸载。而部分设
无线局域网IEEE 802.11aj协议设计及仿真分析
无线局域网IEEE 802.11aj协议设计及仿真分析1、引言由于电子技术的不断创新，IEEE802.11系列设备大量涌现，无线局域网正以飞快的速度发展着。
2012年9月，中国根据CWPAN标准工作组的提议正式成立了IEEE802.11aj任务组，由CWPAN标准工作组相关专家作主要职位，主要对中国毫米波频段制定下一代无线局域网标准。
本文将对IEEE802.11aj拟设计协议标准并进行仿真评估。
2、国内标准IEEE802.11aj标准中除了包括已颁布的59-64GHz频段外，还有45GHz的毫米波频段，我国的60GHz标准中有以下内容：（1）、信道划分：我国的60GHz可用频段在59-64GHz，带宽为5 GHz；把2.16GHz的带宽划分为两个1.08GHz的频道，因此带宽中将包含6个可变带宽信道，其中有4个1.08GHz带宽的信道；支持可变带宽的信道划分，可以把应用场景扩展到更低功耗的手持设备；此信道划分方案可与IEEE802.11ad共存。
（2）、支持可变带宽方案：MAC层的协议设计方案支持可变带宽，当使用2.16GHz带宽信道时可以与IEEE802.11ad设备互相操作，使用1.08GHz带宽信道时通过在2.16GHz带宽上发公共信标，可与IEEE802.11ad设备互相操作，其帧结构仍以IEEE802.11ad的帧结构为基础；可根据信道使用情况灵活组网，可在组网过程中切换使用2.16GHz带宽信道或者 1.08GHz带宽信道；此方案既实现了与IEEE802.11ad标准共存，又可有效利用中国60GHz毫米波的5GHz的频段带宽。
（3）、增加网络吞吐量：由PCP分配利用空床信道进行传输以提高网络吞吐量，理想状态下能提高吞吐量高达15Gb/s。
（4）、新增1.08GHzPHY：增加Preamble帮助消除和减少IQ失衡、PA非线性、相位噪声影响来提高性能；通过设计一种简单的且不依赖于PA模型的非线性消除方案；（5）、波束成形/搜索：用快速波束搜索/跟踪能够降低波速的训练和搜索时间。
基于NS—3的OLSR路由协议性能仿真
基于NS—3的OLSR路由协议性能仿真随着近年来Ad hoc网络的发展，Ad hoc网络的各项性能得到越来越多的研究，而路由协议的性能好坏将直接影响到Ad hoc网络的性能。
本文选用NS-3网络模拟器作为仿真环境，对Ad hoc网络中的OLSR路由协议进行仿真性能分析。
标签：Ad hoc网络；NS-3网络模拟器；OLSR路由协议0 引言近年来，由于在消防救灾、应急通信等行业中占着重要地位，Ad hoc网络得到越来越多的重视，而路由协议作为Ad hoc网络中最重要的组成部分之一，也相应的成为了研究的热点方向。
本文将选择OLSR协议作为仿真协议，在NS-3网络模拟器下对其进行性能仿真评估。
1 NS-3网络模拟器在现代通信网络发展中，网络技术得到了广泛的应用，因此对于网络技术的研究与开发有着越来越大的需求，网络模拟技术也应运而生，目前现有的网络模拟工具主要包括：OPNET，NS-2，GloMoSim，OMNET++等等，然而在研究过程中发现，当前的模拟工具都存在着各种各样的不足。
针对这样的问题，美国华盛顿大学的Thomas R.Henderson 教授及其小组在美国自然科学基金NSF的支持下开发出了全新的网络模拟工具NS-3。
NS-3是一部全新的网络模拟软件，是目前最受欢迎的网络模拟软NS-2的最终替代软件，而不是NS-2的升级版本。
NS-3可以说既摒弃目前的主流网络模拟软件OPNET和NS-2的缺点，又整合这两部软件的一些优点。
NS-3是一个离散事件模拟器，它的体系结构主要由模拟器内核和网络组件组成。
模拟器内核主要由事件调度器和网络模拟支持系统组成。
网络模拟器支持系统主要包括：Attribute系统，Logging系统和Tracing系统。
Attribute系统主要实现对NS-3仿真实体进行仿真参数的设置、组织、访问、修改等；Logging系统是NS-3中新引入的概念，类似于一种基于控制台的消息记录模块，这种机制在进行仿真过程的追踪和模块扩展的时候极其方便有效；Tracing系统主要用来实现NS-3中的仿真结果输出。
网络协议分析实验指导书
网络协议分析实验指导书实验目的：本实验旨在通过对网络协议的分析和实际操作，加深对网络协议的理解，提升学生对网络通信的认识和应用能力。
实验材料：1. 一台计算机；2. 网络协议分析工具软件，例如Wireshark等；3. 网络环境，包括网络设备和互联网连接。
实验步骤：1. 准备工作：a. 确保计算机联网并能够正常访问互联网；b. 下载并安装网络协议分析工具软件。
2. 抓包分析：a. 打开网络协议分析工具软件，选择合适的网络接口进行抓包；b. 连接到目标网站，观察网络协议分析软件中的抓包数据；c. 选择合适的抓包数据进行分析，包括协议类型、源IP地址和目标IP地址等；d. 分析数据包中的协议类型，并对其进行解释和理解。
3. 协议解析：a. 选择其中一个数据包，进行具体协议的解析；b. 从包头开始，分析各个字段的含义和作用；c. 理解各个协议层之间的关系和交互方式；d. 分析数据包中的信息传输过程，包括源地址、目标地址、端口号等。
4. 实际操作：a. 根据实际情况，进行一次网络通信的实际操作；b. 使用网络协议分析工具软件捕捉该通信过程的数据包；c. 分析捕捉到的数据包，理解通信过程中各个协议的作用和流程。
5. 总结和展望：a. 总结本次实验的收获和体会；b. 分析网络协议分析在实际应用中的重要性和作用；c. 展望未来网络协议分析的发展方向和趋势。
实验注意事项：1. 本实验需要在合适的网络环境下进行，确保网络连接正常；2. 在进行网络抓包分析时，需要注意不要过度干扰正常网络通信；3. 在进行协议解析时，需要仔细观察并理解各个字段的含义；4. 在进行实际操作时，需要注意保护个人隐私和网络安全。
通过本次实验的分析和操作，理论与实践相结合，将帮助学生更好地理解和应用网络协议。
网络协议作为互联网通信的基础，对于网络工程师和网络安全专家来说，具有重要的意义和作用。
通过深入理解和掌握网络协议，可以提高网络通信的效率和安全性，并为网络技术的发展做出贡献。
无线传感器网络dd协议及仿真
选择合适的通信模型，如无线信道模型、信号衰 减模型等，以反映实际无线通信环境的特点。
3
数据流量模型
根据实际应用需求，选择合适的数据流量模型， 如泊松分布、均匀分布等，以模拟传感器节点之 间的数据流量。
仿真实验过程与结果分析
实验过程
按照设定的参数和环境，进行无线传感器网络的DD协议仿真实验，记录实验过程中的数据和结果。
无线传感器网络DD 协议及仿真
目录
CONTENTS
• 引言 • 无线传感器网络概述 • DD协议原理及特点 • DD协议仿真实验设计 • DD协议性能评估与分析 • DD协议优化策略与展望 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
无线传感器网络在环境监测、智能交 通、智能家居等领域具有广泛应用前 景。
利用AI和机器学习技术进行数据分析和预测，实现自适应和智能化的 数据处理。
安全性增强
加强DD协议的安全防护能力，保障数据隐私和网络稳定。
跨域和泛在化发展
推动DD协议在各个领域的应用，实现跨域的数据采集、传输和处理。
07
结论与展望
研究成果总结
协议性能提升
通过仿真实验，我们发现DD协议在 能量效率和覆盖范围方面有显著提升， 有效延长了网络寿命。
仿真实验是研究无线传感器网络性能 的有效手段，对实际应用具有指导意 义。
DD协议作为无线传感器网络中的一种 数据分发协议，具有重要研究价值。
国内外研究现状
01
国外在无线传感器网络DD协议及仿真方面取得了一系列重要 成果。
02
国内研究起步较晚，但近年来在该领域的研究进展迅速。
03
目前，无线传感器网络DD协议及仿真仍存在诸多挑战和问题 需要解决。
DSDV路由协议分析与仿真
2.2.2节点硬件结构7
2.2.3协议栈8
2.3路由协议的分类8
2.3.1按需驱动路由协议9
2.3.2表驱动路由协议11
2.4本章小结13
第3章NS2仿真软件15
3..3C++与Otcl的接口16
3.4Otcl脚本编写18
3.5NS2仿真流程19
3.6NS2相关工具介绍20
WSN的主要任务是对分布在传感节点监测范围内的数据进行查询，收集和处理，并将最终数据发布给终端节点，方便人们感知客观世界；而路由算法则是WSN中最重要的部分，它用来建立源节点与目的节点之间的路径，实现数据通信。DSDV是对传统的Bellman-Ford路由协议的改进，是一种无环路距离向量路由协议，同时也是一种表驱动主动路由协议。由于其算法简单，同时又具有获取路由的延时小，较适合具有实时要求的应用；引入目的节点序列号，既能区别路由的新旧，又能有效避免路由环路的产生和无限计数的问题；有效减少端到端的时延，从一定程度上满足各种应用对QoS的要求。在此对其进行研究，通过仿真，分析其有点以及存在的问题，并相对应的提出改进办法。
中文摘要I
英文摘要II
第1章绪论1
网络协议仿真课程设计总结
网络协议仿真课程设计总结一、课程目标知识目标：1. 让学生理解网络协议的基本概念、功能和分类，掌握常见网络协议的工作原理。
2. 使学生掌握网络协议仿真的基本方法，学会运用仿真软件进行网络协议的分析与设计。
3. 帮助学生了解网络协议在实际应用中的优势和局限性，认识网络协议的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用网络协议仿真软件进行实验操作的能力，提高学生的实践操作技能。
2. 培养学生分析和解决网络协议相关问题的能力，提升学生的逻辑思维和创新能力。
3. 培养学生团队协作和沟通表达的能力，学会与他人共同完成网络协议仿真项目。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对网络协议的兴趣，培养学生热爱网络技术、主动探索新知识的情感。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验习惯，增强学生的责任心。
3. 通过团队合作，培养学生的集体荣誉感，提高学生的团队协作精神和沟通能力。
课程性质：本课程为计算机网络相关课程的实践环节，侧重于网络协议仿真技术的应用与实践。
学生特点：学生已具备一定的计算机网络基础知识，具有较强的学习能力和实践操作欲望。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的实践能力和创新能力。
在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 网络协议基本概念：介绍网络协议的定义、组成要素和功能，结合教材相关章节，让学生掌握网络协议的基本知识。
2. 网络协议分类与工作原理：分析各类网络协议（如TCP/IP、HTTP、FTP 等）的工作原理，通过实例讲解，使学生了解不同网络协议的特点和应用场景。
3. 网络协议仿真技术：讲解网络协议仿真的基本方法，介绍仿真软件（如Wireshark、NS3等）的使用，让学生学会运用仿真工具分析网络协议性能。
4. 实践操作与案例分析：组织学生进行实际操作，通过完成具体项目，巩固网络协议仿真的方法和技巧。
XCP协议的仿真分析
XCP协议的仿真分析摘要：对XCP协议的结构和执行算法进行了详细分析，并对协议做了相应仿真。
仿真结果表明，在高带宽时延乘积网络中，XCP协议能更好地保持效率、公平性和稳定性。
关键词：XCP；拥塞控制；高带宽时延乘积TCP是目前在Internet中使用最广泛的传输协议。
它是针对当时带宽时延乘积较小的网络设计的，随着高带宽和高延迟网络越来越普遍的应用，TCP算法的效率比较低。
实验和理论推导都证明随着带宽时延乘积的增加，不管是用什么排队模式，如RED[1]、REM[2]、PI[3]，AVQ[4]等算法都使TCP变得越来越低效和不稳定。
根据TCP存在的问题和高带宽时延乘积网络的特点，美国麻省理工大学的Dina Katabi提出了一种新的Internet拥塞控制框架，该协议称为显式控制协议XCP(eXplicit Control Protocol)[5]。
1 XCP协议分析XCP 协议扩展了ECN显式拥塞指示机制，它通过在拥塞头携带控制信息极大地改善了因特网的拥塞控制。
路由器能通知发送端瓶颈链路的拥塞程度而不是网络是否拥塞，发送端就可以根据网络的状态相应的增加和减少它的发送窗口。
XCP要求网络中的所有路由器和主机都支持XCP 协议。
XCP是基于对每一个包的计算来调节流量。
1.1 XCP协议的框架，发送方维持拥塞窗口cwnd和往返延迟RTT，路由器监控流入它的数据率，根据链路带宽和流入的数据率的差值，路由器通过修改拥塞头的反馈值告知共享这个链路的数据流增加或减少它的拥塞窗口。
当1个ACK到达时，正反馈值将导致发送方拥塞窗口增加，负反馈值将随之减小。
可以用式(1)表示：式中，s为1个包的大小。
XCP接收方收到1个包时，将其数据包的H_ feedback 复制到其ACK中。
其余行为同TCP相同。
1.2 XCP路由器结构分析 XCP路由器包含拥塞控制器和公平控制器，这使得协议的设计和分析简化。
1.2.1 拥塞控制器拥塞控制器根据网络中的剩余带宽和延迟来对利用率进行控制，1个控制周期的聚合反馈值Φ为：式中，α、β是根据定性分析和试验得到的常数，分别为0.4、0.226；d是平均RTT；S是根据链路容量和流入的数据率计算出来的剩余带宽；Φ是持续队列长度。
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网络协议分析与仿真
课程设计报告书
院系名称：计算机学院实验内容：网络流量分析学生姓名：***
专业名称：网络工程班级：****
学号：********* 时间：20**年**月**日
网络协议分析与仿真课程设计报告
网络流量分析
一、课程设计目的
加深对IP、DSN 、TCP、UDP、HTTP等协议的理解；
掌握流量分析工具的使用，学习基本的流量分析方法。
二、课程设计内容
流量分析
➢工具：Wireshark（Windows或Linux），tcpdump（Linux）
➢要求：使用过滤器捕获特定分组；用脚本分析大量流量数据（建议用perl）。
➢内容：Web流量分析
清除本机DNS缓存，访问某一网站主页，捕获访问过程中的所有分组，分析并回答下列问题（以下除1、3、8、11外，要求配合截图回答）：
（1）简述访问web页面的过程。
（2）找出DNS解析请求、应答相关分组，传输层使用了何种协议，端口号是多少？
所请求域名的IP地址是什么？
（3）统计访问该页面共有多少请求IP分组，多少响应IP分组？（提示：用脚本编程实现）
（4）找到TCP连接建立的三次握手过程，并结合数据，绘出TCP连接建立的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及SYN\ACK的设置。
（5）针对（4）中的TCP连接，该TCP连接的四元组是什么？双方协商的起始序号是什么？TCP连接建立的过程中，第三次握手是否带有数据？是否消耗了一个
序号？
（6）找到TCP连接的释放过程，绘出TCP连接释放的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及FIN\ACK的设置。
（7）针对（6）中的TCP连接释放，请问释放请求由服务器还是客户发起？FIN报文段是否携带数据，是否消耗一个序号？FIN报文段的序号是什么？为什么是
这个值？
（8）在该TCP连接的数据传输过程中，找出每一个ACK报文段与相应数据报文段的对应关系，计算这些数据报文段的往返时延RTT（即RTT样本值）。
根据课本
200页5.6.2节内容，给每一个数据报文段估算超时时间RTO。
（提示：用脚本
编程实现）
（9）分别找出一个HTTP请求和响应分组，分析其报文格式。
参照课本243页图6-12，在截图中标明各个字段。
（10）访问同一网站的不同网页，本次访问中的TCP连接是否和上次访问相同？（与上次页面访问时间间隔不能过长，可连续访问，分别分析。
）
（11）请描述HTTP协议的持续连接的两种工作方式。
访问这些页面（同一网站的不同页面）的过程中，采用了哪种方式？（参考课本241页）
三、设计与实现过程
清除本机DNS缓存，访问某一网站主页，捕获访问过程中的所有分组，分析并回答下列问题（以下除1、3、8、11外，要求配合截图回答）：
（1）简述访问web页面的过程。
打开IE浏览器，输入域名，回车。
（2）找出DNS解析请求、应答相关分组，传输层使用了何种协议，端口号是多少？
所请求域名的IP地址是什么？
答：请求域名：，IP：202.117.128.8；
请求、应答分组传输层所使用的协议均为：UDP；端口号：53
请求分组，如下图：
应答分组，如下图：
（3）统计访问该页面共有多少请求IP分组，多少响应IP分组？（提示：用脚本编程实现）
（4）找到TCP连接建立的三次握手过程，并结合数据，绘出TCP连接建立的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及SYN\ACK的设置。
如下图是TCP连接建立的完整过程：
第一次握手：
第二次握手：
第三次握手：
（5）针对（4）中的TCP连接，该TCP连接的四元组是什么？双方协商的起始序号是什么？TCP连接建立的过程中，第三次握手是否带有数据？是否消耗了一个序号？
答：该TCP连接的四元组是：本机IP：192.168.1.131，端口：80，目的IP：202.117.128.8，端口：1157
双方协议的起始序号：0
因为第三次握手的下一个报文段（如下图）的seq=1，所以，TCP建立连接的过程中，第三次握手不带有数据，也不消耗序号。
（6）找到TCP连接的释放过程，绘出TCP连接释放的完整过程，注明每个TCP报文段的序号、确认号、以及FIN\ACK的设置。
如下图所示TCP连接释放的过程：
①：
②：
③：
④：
（7）针对（6）中的TCP连接释放，请问释放请求由服务器还是客户发起？FIN报文段是否携带数据，是否消耗一个序号？FIN报文段的序号是什么？为什么是这个值？
答：释放连接由客户发起；FIN报文段既不携带数据，也不消耗序号。
FIN报文段的序号是6008，这个数据是前面已传送过的数据的最后一个字节
的序号加1.
（8）在该TCP连接的数据传输过程中，找出每一个ACK报文段与相应数据报文段的对应关系，计算这些数据报文段的往返时延RTT（即RTT样本值）。
根据课本200页5.6.2节内容，给每一个数据报文段估算超时时间RTO。
（提示：用脚本编程实现）
（9）分别找出一个HTTP请求和响应分组，分析其报文格式。
参照课本243页图6-12，在截图中标明各个字段。
请求分组，如下图：
响应分组，如下图：
（10）访问同一网站的不同网页，本次访问中的TCP连接是否和上次访问相同？（与上次页面访问时间间隔不能过长，可连续访问，分别分析。
）
答：可以看出http采用了了HTTP/1.1协议，使用了持续连接，所谓的持续连接就是万维网服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这条连接，使同一个客户（浏览器）和该服务器可以继续在这条连接上传送后续的HTTP请求报文和响应报文，所以访问中的TCP连接是相同的
一、
二、
（11）请描述HTTP协议的持续连接的两种工作方式。
访问这些页面（同一网站的不同页面）的过程中，采用了哪种方式？（参考课本241页）
答：两种工作方式分别是：非流水线方式和流水线方式
非流水线方式的特点是客户收到前一个响应后才能发出下一个请求，因此在
TCP建立后，每次访问都要花费一个往返时间RTT
流水线方式的特点是客户在收到HTTP的响应报文之前就可以接着发送新的请
求报文。
因此可以一个连着一个的请求报文到达服务器后，服务器就可以连续
发送响应报文。
四、设计技巧及体会
1、在这次实验中，有点问题没有解决是遗憾的，另外对于分析软件的使用还是不太熟络，导致抓包的时候反反复复抓了很多次，才达到自己想要的。
2、这次实验，掌握了基本的web流量分析，对于DNS的基础知识也更加了解，特别是对于TCP连接的过程更有了深刻的认识，但是实验中仍然有很多不足之处，对于perl编程心有余而力不足，所以以后对于这方面的知识仍然要加强。