网络仿真器NS2剖析NetworkSimulatorV2
NS2网络仿真软件在计算机网络教学中的应用
简介 NS2（Network Simulator Version 2）, 是 一 种 针 对 网 络 技术的源代码公开的、面向对象的、离散事件驱动的网络环 境模拟器。NS2 是目前应用最为广泛的网络仿真软件，它可 以用于仿真各种不同的 IP 网，已经实现的一些网络传输协 议的模拟，如 TCP 和 UDP；局域网协议的模拟，如多播、 MAC 子层协议；路由队列管理机制，如 Droptail、RED 和 CBQ；路由算法，如 AODV、DSDV、DSR 等无线路由协议。 此外，NS2 也可作为一种辅助教学的工具，并逐渐被广泛应 用于计算机网络教学方面。 1.2 NS2 应用在网络教学中优势 1.2.1 降低学校构建网络实验室的投资成本 NS2 是一个开源的免费仿真软件。学校在建设和维护实 验时，可基于原有的网络实验设备，投入少量资金便能为在 校学生提供实用的网络设计与操作环境，且建好的网络模型 可以延续使用，极大地减缓了网络实验室设备不足等问题。 不仅节约了实验成本，还提高了实验教学效果。 1.2.2 提供丰富的组件模块 NS2 提供了各种各样的网络组件模块，即大量的节点、 链路的延迟接点及数据链路层到应用层中的各种协议等， 无需对 NS2 进行扩展，只用稍微的做一点修改或编写一个 OTc1 脚本就可满足教学需求。 1.2.3 化抽象为具体的动画 对于师生来说，部分计算机等相关内容比较难以讲述和 理解，但是如果加以动画的辅助，整个教学和学习的过程会 1.1
教学与教育信息化
信息与电脑 China Computer&Communication
2016 年第 2 期
NS2 网络仿真软件在计算机网络教学中的应用
韩亚利
（郑州煤炭工业技师学院，河南 新郑 451150）
摘 要： 为不断提高计算机网络课程教学水平及学生的学习效率，在教学中引入了 NS2 网络仿真软件以辅助计算机 网络教学。NS2 是一款开放源代码的网络仿真软件，通过介绍 NS2 网络仿真软件的工作原理与运行流程，举例说明 NS2 网络仿真软件应用实例，探讨其在计算机网络教学中的意义。 关键词：NS2 网络仿真软件；网络实验室；网络教学 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2016）02-236-02
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的基本功能和用法。
ns2的基本功能和用法。
NS2是一款广泛使用的离散事件网络仿真器，它可以用来模拟网络协议、网络拓扑结构、传输层协议等各种网络方面的问题。
在本文中，我们将会详细介绍NS2的基本功能和用法，让您了解如何使用这个强大的工具来开展网络仿真和探索。
第一部分：NS2的简介NS2全称Network Simulator 2，是一款免费且开源的网络仿真平台，它可以运行于Linux和Windows操作系统。
NS2是C++编写的，它是由一个模块化的体系结构构建而成的。
NS2可以帮助你模拟和测试各种网络协议和技术，包括但不限于TCP/IP、WiFi、无线通信、移动通信、卫星通信等。
NS2的基本组成部分包括：- OTcl：OTcl是一个面向对象的Tcl解释器，它被用来编写NS2的脚本文件。
它可以帮助您表示仿真模型以及控制仿真场景和参数。
- C++代码：NS2的模拟核心是由C++编写的，它包含了底层的网络协议处理逻辑和数据结构。
- Trace：NS2的Trace模块可以记录仿真过程中所有的事件和消息交换。
我们可以通过Trace来分析仿真结果，并对仿真场景进行可视化。
总结NS2是一个开源且强大的网络仿真器，它的核心部分是由C++编写而成的。
NS2可以帮助您模拟和测试各种网络协议和技术，并提供一个强大的OTcl 脚本语言来控制和配置仿真模型。
第二部分：NS2的基本功能NS2提供了很多强大的功能，如下所示：1. 拓扑结构模拟NS2可以帮助我们模拟各种网络拓扑结构，例如星型、树形结构、层次结构等。
通过定义节点、连接和协议，我们可以很容易地构建复杂的拓扑结构，并进行仿真和测试。
2. 参数设置和控制通过OTcl脚本，我们可以轻松地配置和控制仿真模型。
我们可以设置各种参数，例如发送速率、仿真持续时间、节点位置等等。
此外，我们还可以通过设置事件触发器来控制仿真场景的流程。
3. 模拟协议NS2可以帮助我们模拟各种协议，例如TCP、UDP、ICMP等。
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。
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。
NS-2入门简介PPT课件
Tcl的executer的功能是：把Tcl的Parser处理过的命令或语句字符串 向量进行分析。由于字符串向量的第一个字符串元素是命令的名称， 那么executer匹配Tcl中C库函数的函数名，当匹配到的时候，把全 部参数传递给匹配到的C函数来执行命令，然后返回结果。如果匹 配不到则返回错误。
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2021/6/4
Tcl与Tk编程环境概述
# Writing a procedure called "test" proc test {} {
set a 43 set b 27 set c [expr $a + $b] set d [expr [expr $a - $b] * $c] for {set k 0} {$k < 10} {incr k} {…………} } # Calling the "test" procedure created above test
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2021/6/4
Tcl命令和语句的执行过程
Tcl解释器分为两个主要模块，Tcl的Parser和Tcl的executer。
Tcl的Parser要执行的主要功能是：把输入的命令或者语句切割成一 个一个的字符串，并在一遍扫描的过程中进行变量替换、命令结果 替换和特殊字符替换。在切割过程中不对命令进行任何语意理解。
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2021/6/4
为什么是C++和OTCL来实现？
为了满足以上两种不同任务的需要，NS的设计实现使用了两种程序 设计语言，C++和Otcl。
这两种程序设计语言都是面向对象源自object oriented）的程序设计 语言 。
无线传感器网络理论—【转载】几种用于WSN的仿真工具
无线传感器网络理论—【转载】几种用于WSN的仿真工具为评价无线传感器收集以及谈算法的机能，仅路程经过过程实验是没有办法使成为事实的，出格是包罗大量节点的大范围无线传感器收集，更是很难路程经过过程实验来使成为事实(实际上，上百个节点的实验己经比力难于办理与使成为事实)。
为了使成为事实无线传感器收集的仿真，研究职员预设研发(或者在现存平台成立无线传感器收集模子)了很多的仿真平台，包孕NS-2, OPNET, SensorSim, EmStar, OMNet, G1oMoSim, TOSSIM, PowerTOSSIM等。
NS-2NS-2 (Network Simulator-2)是闻名的用于收集研究的失散事务仿真东西，内里包孕了大量的用于在有线或者无线、当地毗连或者路程经过过程卫星毗连举行TCP以及谈、路由算法、多播以及谈仿真的收集以及谈、调理器以及东西。
NS-2首要致力于OSI模子的仿真，包孕物理层的举动。
NS-2可以对仿真举行具体的跟踪并用仿真东西“收集动漫播放器”C Network Animator } NAM)举行回放。
NS-2是开放源码的自由software，可以不收费下载[[1]。
有一些研究小组对NS-2举行了扩大，使它能撑持无线传感器收集的仿真，包孕传感器模子、干电池模子、小规模的以及谈栈、混淆仿真的撑持以及场景东西等。
因为NS-2对数值包级举行很是具体的仿真，靠近于运行时的数值包数目，要患上其没有办法举行大范围收集的仿真。
OPNETOPNET建模东西是贸易化的通讯收集仿真平台。
OPNET接纳收集、节点以及历程三层模子粒现对收集举动的仿真。
其无线模子是接纳基于水流线的系统布局来确定节点间的毗连以及流传，用户可指定频率、带宽、功率以及包孕接收天线增益标准样式以及地形模子在内的其它特征。
OPNET供给了很多的模子，包孕TCP/IP, 802.1 I , 3G等。
并已有一些研究职员在OPNET上使成为事实对TinyOS的NesC步伐的仿真. 但要使成为事实无线传感器收集的仿真，还需要新增能+量模子，而OPNET自己彷佛更注意于收集QoS的机能评价。
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用命令的方法 ❖ EmbeddedTcl类：封装了装载更高级别的内置命令
的方法 ❖ InstVar类：访问C++成员变量，如Otcl变量方法
Tcl类
❖ 获得访问Tcl实例的入口 ❖ 通过解释器调用Otcl过程 ❖ 与解释器交换结果 ❖ 报告出错状况，并以统一方式退出 ❖ 存储、查找TclObject类对象 ❖ 取解释器的句柄
❖ 类TclClass是一个纯虚类，从它派生的 子类需实现两个成员函数：其一是构造 函数，构造解释类层次来镜像编译类层 次；其二是生成函数，生成与之相对应 的TclObjects对象 。
❖ 流程图
TclCommand类
❖ 类TclCommond的作用就在为解释器提供全 局命令
❖ 由TclCommand的定义知道，它是一个虚基 类，必须派生子类，才能工作。
tcpgen.tcl
Nam与Xgraph
❖ 图形显示工具 ❖ Nam <filename.out>：动态显示网络仿真过
程。如：包的传输等等 ❖ Xgraph <filename.tr>：显示仿真过程的数值
特征。如：流量/时间图等
四、NS2的使用
❖ 命令行方式：敲入一个命令，返回一个结果 输入命令： ％/ns-version 返回版本号： ns /2.0a12
❖ Base classifier是一虚基类 ❖ address classifier：支持独播，通过位移和掩码将
包的目的地址转化成槽的号码。 ❖ multicast classifier：保持一个哈希链表，匹配地址
对，取到槽的号码。如为未知地址对，则加入表中。 ❖ multipath classifier：支持等价多路转发。 ❖ hash classifier：使用哈希表，将包分发给“流”。 ❖ replicator：拷贝数据包，转发给表中的所有对象，
支持广播
Class link
❖ 由Connecter、Quere、Delay ❖ 一个简单的链路对象是由一些连接器
(connector)组成的。 ❖ 由Connecter、Quere、Delay
Class Quere
❖ drop-tail：FIFO队列 ❖ FQ：公平队列 ❖ SFQ：实现随机公平队列 ❖ DRR（deficit round robin）：不同流之间调
InstVar类
❖ 类InstVar定义了实现绑定机制的方法： 隐式，当创建新解释对象时，构造函数创建与其对应的编译 对象，编译对象的构造函数将它的成员变量与解释对象的实 例变量绑定； 显式，定义一个实现绑定变量的命令，然后通过方法cmd调 用。
❖ 基类InstVar派生五个子类：InstVarReal，InstVarTime， InstVarBandwidth，InstVarInt， InstVarBool。 分别用来绑定real型，time型，bandwidth型，integer型，和 boolean型变量。
❖ 一、背景 ❖ 二、NS各模块及功能 ❖ 三、运行环境 ❖ 四、NS使用 ❖ 五、NS主代码简析——基类 ❖ 六、NS主代码简析——功能模块 ❖ 七、扩展方法
一、背景
❖ 局域网仿真是局域网设计的重要环节，也是 网络性能分析的关键
❖ 需要一个与操作系统无关的平台，它可以屏 蔽掉对操作系统的实际的访问，且能近乎真 实地模拟网络环境，让我们可以在各个层次 上模拟网络的运行
度 ❖ CBQ：实现了基于类的队列 ❖ CBQ/WRR：是CBQ的子类，实现了同一优
❖ 脚本方式：指定一个脚本文件（*.tcl文件）， 让NS执行 输入命令： ％/ns <example.tcl>
脚本的写法
五、主代码简析——基类
❖ Tcl类：C++代码与Tcl代码之间的接口 ❖ TclObject类：所有仿真对象的基类 ❖ TclClass类：定义了解释类的类层次，并允许用户
❖ 例子，派生类MyCommand，它的命令名为 say。
EmbededTcl类
❖ 用户对通过对文件~tclcl/tcl-object.tcl进行修改，或 是修改、增加tcl/lib的文件来对ns进行扩展。
❖ 对于新文件的装载是由类EmbeddedTcl的对象来完 成的。
❖ Tcl脚本其实就是由char类型数据组成的文本文件， 所以类Embedded的构造函数可以用char*型指针指 向脚本代码，并将此指针值赋与成员变量 code_。
TclObject类
TclObject类封装了网络实体 ❖ 生成和释放“ 对象对” ❖ 变量的绑定（bindding） ❖ 变量的跟踪（Trace） ❖ 命令方法的定义和调用 ❖ 流程图
TclClass类
❖ 定义了解释类的类层次，并允许用户实 例化TclObject，与TclObject一一对应。
❖ 从ns外部看来，整个仿真过程可以看成对仿真 器类对象的操作。因此，我们的工作从创建一 个仿真器的实例对象开始，之后，通过这个仿 真器调用各种方法生成节点，进而构造拓扑图， 对仿真的各个方面进行配置，定义事件，然后， 根据定义的事件，模拟整个网络活动的过程。
Class node
Class classifier
六、主代码简析——功能模块
❖ NS对网络实体的仿真和各种功能模块都封装 在派生类中。
❖ 重要的派生类有simulator、node、link、 LAN等等。
Class simulator
❖ 仿真器类是一个解释类，没有相应的编译类。 但仿真器类是由许多更小的类构成的，这些类 有相应的编译类。
❖ 它封装了节点、链路、代理、数据包格式等。
❖ UC Berkeley改进过的NS2
二、运行环境
❖ 平台：Windows、Linux、Unix、machitosh， 还要求系统装有C++编译器
❖ 两种语言：C++、OTcl，
三、NS2主要模块及功能
NS2包含的几个小工具
❖ Nam ❖ Xgraph ❖ 拓扑图生成器：Gt-itm ❖ 节点移动生成器：Setdest ❖ 传输事件生成器：cbrgen.tcl