Ns2网络仿真实验要
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。
NS2仿真实验报告
Ns2简单有线网络仿真实验报告一、实验概述1、在windows系统下安装Centos虚拟机2、在Centos系统下安装NS2仿真工具包3、Nam方式示例二、实验内容1)NS2仿真工具包安装说明1.在Centos系统下设置root账户2.解压NS2文件3.安装ns-allinone-2.35设置环境变量4.验证NS2工具包安装情况2)Nam方式Otcl脚本# 产生一个仿真的对象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$ns color 1 Green$ns color 2 Red#开启一个NAM trace fileset 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-traceclose $nfclose $nd#以背景执行的方式去执行NAMexec nam out.nam &exit 0}#产生6个网络节点set n0 [$ns node]set n1 [$ns node]set n2 [$ns node]set n3 [$ns node]set n4 [$ns node]set n5 [$ns node]#把节点连接起来$ns duplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail$ns duplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail$ns duplex-link $n2 $n3 1.7Mb 20ms DropTail$ns duplex-link $n3 $n4 1.7Mb 30ms DropTail$ns duplex-link $n3 $n5 1.5Mb 30ms DropTail#设定ns2到n3之间的Queue Size为10个封包大小$ns queue-limit $n2 $n3 10$ns queue-limit $n3 $n4 5#$ns queue-limit $n3 $n5 10#设定节点的位置，这是要给NAM用的$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-down$ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up$ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right$ns duplex-link-op $n3 $n4 orient right-up$ns duplex-link-op $n3 $n5 orient right-down#观测n2到n3之间queue的变化，这是要给NAM用的$ns duplex-link-op $n2 $n3 queuePos 0.5#建立一条n0-n5TCP的联机set tcp [new Agent/TCP]$ns attach-agent $n0 $tcpset sink [new Agent/TCPSink]$ns attach-agent $n5 $sink$ns connect $tcp $sink#在NAM中，TCP的联机会以Green表示$tcp set fid_ 1#在TCP联机之上建立FTP应用程序set ftp [new Application/FTP]$ftp attach-agent $tcp$ftp set type_ FTP#建立一条UDP的联机set udp [new Agent/UDP]$ns attach-agent $n1 $udpset null [new Agent/Null]$ns attach-agent $n3 $null$ns connect $udp $null#在NAM中，UDP的联机会以红色表示$udp set fid_ 2#在UDP联机之上建立CBR应用程序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 "$cbr stop"#结束TCP的联机(不一定需要写下面的程序代码来实际结束联机)$ns at 4.5 "$ns detach-agent $n0 $tcp ; $ns detach-agent $n3 $sink"#在仿真环境中，5秒后去呼叫finish来结束仿真(这样要注意仿真环境中#的5秒并不一定等于实际仿真的时间$ns at 5.0 "finish"#执行仿真$ns run3)仿真结果仿真结束后，会产生out.nam和out.tr两个档案用来把仿真的过程用可视化的方式呈现出来4)数据分析1.End-to-End Delay把测量CBR封包端点到端点间延迟时间的awk程序，写在档案measure-delay.awk档案中BEGIN {#程序初始化，设定一变量以记录目前最高处理封包的ID。
网络仿真与模拟验教案
网络仿真与模拟实验教案一、教学目标1. 让学生了解网络仿真的基本概念和作用。
2. 让学生掌握网络仿真软件的基本操作。
3. 让学生学会利用网络仿真软件进行网络实验的设计与分析。
4. 培养学生动手实践能力和团队协作精神。
二、教学内容1. 网络仿真与模拟实验概述1.1 网络仿真的定义1.2 网络仿真的作用1.3 网络仿真软件分类及特点2. NS-2网络仿真软件2.1 NS-2简介2.2 NS-2的安装与配置2.3 NS-2基本操作3. 网络仿真实验设计3.1 实验需求分析3.2 实验方案设计3.3 实验步骤与注意事项4. 网络仿真实验案例分析4.1 案例一：单播路由实验4.2 案例二：组播路由实验4.3 案例三：网络攻击与防御实验5.1 实验报告结构与内容三、教学方法1. 讲授法：讲解网络仿真与模拟实验的基本概念、原理和方法。
2. 演示法：展示网络仿真软件的操作步骤和实验结果。
3. 实践法：引导学生动手实践，进行网络仿真实验。
4. 案例分析法：分析网络仿真实验案例，培养学生分析问题和解决问题的能力。
5. 小组讨论法：分组进行实验，培养团队协作精神。
四、教学资源1. 网络仿真与模拟实验教材或指导书。
2. NS-2网络仿真软件及其安装包。
3. 网络仿真实验案例及实验数据。
4. 投影仪、计算机等教学设备。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生课堂表现、实验操作和小组讨论参与程度。
2. 实验报告：评估学生实验设计、实验结果分析和总结能力。
3. 期末考试：考察学生对网络仿真与模拟实验知识的掌握程度。
六、教学安排1. 课时：32课时（4学分）2. 授课方式：理论课与实验课相结合3. 授课时间：第1-8周，每周4课时七、实验要求1. 学生需提前预习实验内容，了解实验目的和实验原理。
2. 实验过程中，学生需严格遵守实验纪律，不得随意操作他人计算机。
3. 实验报告需在实验结束后一周内提交。
八、实验内容1. 实验一：NS-2安装与基本操作80分钟2. 实验二：单播路由实验90分钟3. 实验三：组播路由实验90分钟4. 实验四：网络攻击与防御实验90分钟九、实验步骤与注意事项1. 实验一：9.1 安装NS-2软件9.2 配置NS-2环境9.3 运行NS-2示例脚本2. 实验二：10.1 设计单播路由实验场景10.2 配置网络参数10.3 运行仿真实验10.4 分析实验结果3. 实验三：11.1 设计组播路由实验场景11.2 配置网络参数11.3 运行仿真实验11.4 分析实验结果4. 实验四：12.1 设计网络攻击与防御实验场景12.2 配置网络参数12.3 运行仿真实验12.4 分析实验结果1. 实验报告应包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和实验总结五个部分。
基于NS2的网络仿真实验教学研究-最新教育文档
基于NS2的网络仿真实验教学研究网络的发展日新月异,作为电气信息类和计算机类专业的核心专业课――计算机网络,需要教师在教学的过程中不断更新和追踪最新网络技术,以更加适应“计算机网络”教学的要求。
但目前计算机网络教学中存在两个方面的突出问题,首先,缺少必要的实验设备。
像路由器、网关等实验设备比较昂贵,一般的院校无法为学生配备,只能在教学的过程中安排较多的演示,学生无法更好地通过真正的实验环境亲自动手来理解和掌握网络通信原理、锻炼网络工程应用能力[1]。
其次,网络技术和产品的更新换代速度非常快,像近年来无线网络技术飞速发展,对于想学习和研究无线网络的学生而言,再依靠原有局域网环境已无法验证无线网络协议的正确性以及对无线网络性能进行直观、可靠的测试。
因此,尝试将网络仿真软件NS2(Network Simulator Version 2)运用到计算机网络课程教学中,利用NS2,特别是Nam 工具的动画演示可以清晰地向学生演示网络协议的运行过程。
通过NS2进行教学,学生可以直观的看到网络协议的行为,了解各种环境或因素对网络的影响,将抽象的网络概念形象化,把枯燥的网络原理具体化。
1NS2原理和结构NS2是由加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)开发的一种面向对象的、离散事件驱动的网络环境模拟器。
NS2是一款源代码开放且免费的模拟软件,是用于教学、网络研究与分析等方面的网络模拟工具,它内含离散事件模拟引擎,构件库丰富,可以构建并仿真分析整个协议栈的运行情况,也可使用自带的Nam 动画演示程序来观察网络的运行效果,它集成了多种网络协议(如TCP、UDP),业务类型(如FTP、Telnet、Web、CBR等),路由排队机制(如Droptail、RED),路由算法(如Dijkstra算法)可以对固定、无线、卫星以及混合等多种网络进行仿真,实现了绝大多数常见的网络协议以及链路层的模型,利用这些类的实例可以搭建起整个网络的模型。
基于NS2的网络仿真
基于NS2的网络仿真1 引言在计算机网络技术迅速发展的今天，网络科研人员需要开发新的网络协议，为网络发展做开拓性的研究；网络设计人员需要研究如何利用现有的资源，使设计的网络达到最高效能。
无论哪一方面，都需要对网络方案进行分析和评价。
通过网络仿真，能对各组件的行为进行较精确的模拟，获得足够数据对系统的性能进行较准确的预测。
NS2(Network Simulator, version 2)是由美国加州Lawrence Berkeley 国家实验室等单位开发的开源免费网络仿真软件。
NS2仿真器的功能非常强大，可扩展性强，执行效率高，目前已广泛应用于局域网、广域网、无线移动网和卫星网络的仿真。
2 NS2简介NS2是一种面向对象的网络仿真器。
从整体上可以将NS2分成三个部分，其中两个部分是提供给用户的接口，另外一部分是核心仿真器。
用户接口1主要由Tcl/Tk、OTcl扩展解释器构成，用户通过使用TCL/TK、OTcl脚本语言，编写网络仿真脚本文件。
脚本语言直观、简洁，用户无需过多了解核心仿真器的内部机制就可以使用NS2。
核心仿真器NS2使用C++代码编写，利用了C++面向对象的机制。
Tclcl提供了NS2与Tcl/Tk、OTcl解释器的连接。
用户接口2是指NAM、Xgraph之类的图形显示工具，仿真器执行用户编写的仿真脚本文件，将运行结果加以记录，随后将记录文件交由NAM程序可视化地显示。
3 NS2的使用与安装3.1 NS2的使用NS2网络仿真可以分为两个层次：一个是基于OTcl脚本编程的层次。
因为是利用NS2已有的网络元素实现网络仿真，所以这时不需要对NS2本身进行任何修改，只要编写Otcl脚本即可；另一个层次是基于C++和OTcl编程的层次。
如果NS2中没有所需的网络元素，这时就需要对NS2进行功能扩展，添加新的网络元素，然后再编写OTcl脚本。
使用NS2进行网络仿真的过程归纳为：(1)分析要解决的问题，设计仿真拓扑结构和仿真模型；(2)编写OTcl脚本；或扩展NS2类，再重新编译NS2，然后编写OTcl脚本；(3)用NS2运行OTcl脚本，通过NAM等工具查看网络仿真过程，对仿真结果进行分析。
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。
NS2仿真技术在计算机网络实验教学中的应用与研究
５１计算机教育 2005.10教／育／信／息／化长时间以来，很多学生反映计算机网络的教学很枯燥，其实，很多计算机网络任课教师也反映这个问题，这主要是因为计算机网络原理涉及到很多协议和算法，这些内容在传统的实验环境下很难模拟或成本太高。
因此，很多高校的计算机网络教学仅仅是让学生练习组建局域网、网络命令、服务器或其他网络互连设备的配置，更有甚者，只是简单地通过ＩＥ访问Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，而很少深入到网络的内核，这直接影响到计算机网络的教学效果。
为此，我们构建了一个计算机网络仿真平台，不仅可以演示底层协议的工作原理，通过自己修改协议参数来改进协议并进行验证，还可以模拟网络拓扑和一些网络设备的工作方式。
仿真技术的引入，不仅节约了实验成本，极大地提高了学生的积极性，更提高了实验教学的水平和质量，仿真环境和真实环境结合，达到了很好的效果。
经过两年的应用，我校计算机网络的教学效果有了明显改善。
目前，知名的仿真软件主要有Ｓｅａｗｉｎｄ、ＯＰＮＥＴ、ＭＡＴＬＡＢ、ＮＳ２和ＧｌｏＭｏＳｉｍ。
我们采用了免费且开放源代码的网络仿真软件ＮＳ２。
ＮＳ２仿真软件工作机制ＮＳ２由编译和解释两个层次组成。
编译层包括Ｃ＋＋类库，而解释层包括对应的Ｏｔｃｌ类，用户以Ｏｔｃｌ解释器作为前台使用ＮＳ。
其体系结构如图１所示。
ＮＳ２仿真有两个层次：一个基于Ｏｔｃｌ编程，通过Ｔｃｌ脚本程序设计，利用现有的ＮＳ元素实现仿真，不用修改ＮＳ本身；另一个层次基于Ｃ＋＋（在图２中用虚线表示）和Ｏｔｃｌ的编程，利用Ｏｔｃｌ和ＮＳ的接口，编写Ｃ＋＋程序，然后重新编译ＮＳ来增加新的功能，从而实现仿真的目的，如图２所示。
对于本科生的实验教学来说，只需要用到第一种仿真方法，对于部分水平较高的学生，可以涉及到第二个层次。
使用ＮＳ２进行网络仿真的一般过程（如图２所示）为：（１）分析要解决的问题，建立模型；（２）编写Ｔｃｌ脚本，模拟问题的处理过程，或修改Ｃ＋＋代码并重新编译ＮＳ；（３）运行Ｔｃｌ脚本，得到仿真结果数据；（４）对结果数据进行分析，并以动画或静态图像来演示仿真结果。
NS2仿真实验分析报告
NS2仿真实验分析报告一引言1 NS2简介NS2是一款开放源代码的网络模拟软件，最初由UC Berkeley开发。
它是一种向象的网络模拟器，它本质上是一个离散事件模拟器，其本身有一个模拟时钟，所有的模拟都由离散事件驱动。
其采用了分裂对象模型的开发机制，采用C++和OTcl两种语言进行开发。
它们之间采用Tclcl 进行自动连接和映射。
考虑效率和操作便利等因素，NS2将数据通道和控制通道的实现相分离。
为了减少分组和事件的处理时间，事件调度器和数据通道上的基本网络组件对象都使用C++编写，这些对象通过Tclcl映射对OTcl解释器可见。
目前NS2可以用于模拟各种不同的通信网络，它功能强大，模块丰富，已经实现的主要模块有：网络传输协议，如TCP和UDP；业务源流量产生器，如FTP、Telnet、CBR、We b和VBR；路由队列管理机制，如DropTail、RED和CBQ；路由算法；以及无线网络WLAN、移动IP和卫星通信网络等模块，也为进行局域网的模拟实现了多播协议以及一些MAC子层协议。
2 基本概念(1)RED：随机早期探测(Random Early Detect，RED)。
RED属于主动队列管（Active Queue Management, AQW），是目前常见的TCP上防止拥塞的手段。
它通过以一定概率丢失或标记报文来通知端系统网络的拥塞情况。
RED使用平均队列长度度量网络的拥塞程度，然后以线性方式将拥塞信息反馈给端系统。
RED使用最小阈值，最大阈值和最大概率等几个参数。
RED的基本思想是通过监控路由器输出端口队列的平均长度来探测拥塞，一旦发现拥塞逼近，就随机地选择连接来通知拥塞，使它们在队列溢出导致丢包之前减少拥塞窗口，降低发送数据速度，缓解网络拥塞。
RED配置在路由器监视网络流量以便避免拥塞，当拥塞即将发生时，它随机丢弃进来的分组，而不是等到队列缓冲区满是才开始丢弃所有进来的分组，这样可以最少化全局同步的发生。
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Part 1——必做
• 题一：类instvar 及其继承类代码分析
– 类的各个方法有何用 – 如何实现数据绑定 – 如何实现数据操作
• 何时写入、何时读取、何时删除
Part 1——必做
• 题二：
Part 1——必做
• 题三：
Part 2——选一
• 协议分析，包括
– 协议本身的分析 – 代码实现分析 – 测试结果
Ns2网络仿真实验要求
fzhh@
Hale Waihona Puke 选题说明• NS2 与 Linux内核 题目二选一 • 提交截止时间，待定！
• 分组模式：3~4人一组 • 题目说明
– Part1为必做，暂时只有一题，至多三题 – Part2为任选一种协议
• 关于分组
– 自设组长一名，自设各自分工 – 提交报告时组长发信给我 – Part2的题目由组长发给我，同一协议至多三个组可以 选用，以发送次序为准，如果同一协议有超过三个组 选用，则第四个组的选题无效，重新再选 – 可能的话，我会每天更新当前的选题状况，对于需要 重选的组会加以标注，或发信通知。
• 协议包含但不限于以下
– leach、Diffusion、LMS、Flooding、AODV、DSR、 TORA、DSDV、TCP、UDP、…… – 可以去网上搜索感兴趣的协议，然后搜寻ns2的 实现，有能力可以自己编写代码，扩展协议