基于网络模拟软件NS2的网络协议仿真
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UDP仿真报告
基于NS2的UDP协议仿真1. UDP协议的特点UDP 是OSI 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
UDP 协议基本上是IP协议与上层协议的接口。
UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。
UDP协议并不提供数据传送的保证机制。
如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。
UDP协议称为不可靠的传输协议。
UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体如表1所示：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31表1 UDP报头结构UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。
数据发送一方（可以是客户端或服务器端）将UDP数据报通过源端口发送出去，而数据接收一方则通过目标端口接收数据。
UDP协议使用报头中的校验值来保证数据的安全。
校验值首先在数据发送方通过特殊的算法计算得出，在传递到接收方之后，还需要再重新计算。
如果某个数据报在传输过程中被第三方篡改或者由于线路噪音等原因受到损坏，发送和接收方的校验计算值将不会相符，由此UDP协议可以检测是否出错。
2. NS2软件的安装与配置2.1 ubuntu实验环境Ubuntu是Linux的一个版本，是一款免费的操作系统，Ubuntu 项目完全遵从开源软件开发的原则；用户可以通过网络或其他途径免费获得，并可以任意修改其源代码。
这是其他的操作系统所做不到的。
NS2在linux环境下运行比在windows下更稳定，出现更少的错误，还可以更改linux内核，使得仿真效果更好。
2.2 软件安装NS2可以再Linux平台下运行，因此一般需要安装Linux操作系统。
也可以采用Windows+虚拟机（VMware,Virtual PC）+NS组合的方式。
基于NS2的组播路由协议实现及仿真
通信方式， 使用的协议是承载在 ,- 协议上的组播路由协议。 ,- 组播技术减少了网络不必要的带宽开销、 网络资源的消耗 以及大大减轻了源主机的负担。 受益于组播技术的应用主要 包括视频会议、 ,9KAI9AK $ 1V、 远程教学、 分布式交互 仿 真
［)］ 等 。 组播协议分为主机 $ 路由器之间的组成员关系协议和
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基于NS2的网络仿真研究与应用
第 21 卷第 12 期计算机仿真2004 年 12 月文章编号: 1006- 9348( 2004) 12- 0128- 04基于 NS2 的网络仿真研究与应用王晓燕, 郑明春( 山东师范大学计算机系, 山东 济南 250014) 摘要: 通信网络的日新月异, 各种网络方案和协议日趋复杂、 网络规模日趋庞大, 对网络研究人员而言, 掌握网络 仿真的重要 性是不言而喻的。
该文主要介绍了免费网络仿真软件 NS2 软件包构成、 工作原理及 NS 仿真环境的搭建, 并详细介绍了该软 件使用中的难点问题。
在此基础上以 NS2 为平台对基于一种新 的速率的 组播拥塞 控制算法 IRBMCC 性能 进行了大 量仿真 实验, 并以此为例介绍了仿真过程中代码层修改、 拓扑构建, 以及如何将感兴趣 的数据转换成 X、 坐标图像, 并 对最终结果 Y 进行了分析。
同时还介绍了一些必要的系统安装知识。
关键词: 模拟器; 仿真; 组播拥塞控制 中图分类号: TP393 文献标识码: AStudy and Application of Network Simulation Technology Based on NS2WANG Xiao- yan, ZHENG Ming- chun( Dept. of Computer Science , Shandong Normal University, Jinan Shandong 250014, China) ABSTRACT: The mastery of the network simulative tools is important for the increasing of complexity and scale of network. This paper mainly analyzes the architecture of NS simulator, describes the details of the build of the simulated environment and explains how user to develop his own objects under NS2 in combination with the new rate- based multicast congestion control algorithm IRBMCC. The paper also introduces some necessary knowledge of the related OS installation. KEYWORDS: Simulator; Simulation;Multicast congestion- control1引言在研究 和设计 网络协议 时通常 需要利 用仿真 软件对 其性能仿真中的应用。
基于NS-2的移动IPv6切换协议的仿真
地转交地址的报文由MAP接收后，经过封装然后发往移动节点的链路转交地址（LCoA）。 当移动节点收到报文后解包， 并按照正常的方式处理报文。 所以移动节点只需要在改变MAP 域时再发送绑定更新到家乡代理和移动节点。而在同一个MAP域中的访问路由器间变换链 路转交地址（LCoA），则无须再向家乡代理和移动节点发送绑定更新。这样，主干网络中 冗余的绑定更新报文就可以大大减少，从而减少切换时延，提高有效信息的发送。
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图 3 数据包的序号与仿真时间的关系图
图 4 端到端时延与仿真时间的关系图
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图 5 端到端时延与仿真时间的关系图
由图 可得，当仿真时间在41s附近时，MN发生了切换。从三种切换协议的对比中可以 看出，F-HMIPv6率先完成切换，其次是FMIPv6，相对最慢的是HMIPv6。在切换的同时， 由于PAR对发生切换时转发的数据包进行了缓存， 因此在切换完成之后还有部分具有相同序 号的TCP分组进行了重复转发。转发后的结果就由上层再进行进一步处理，本文对此不作深 入讨论。 从图 以及图 中也可以看出，对于F-HMIPv6、FMIPv6和HMIPv6这三种切换方式， F-HMIPv6的切换时延最小，其次是FMIPv6，切换时延最大的是HMIPv6。在发生切换和切 换完成之后，TCP包的端到端时延始终维持在0.1s附近，当发生切换时，由于MN与PAR和 NAR要进行必要的控制信息交互， 网络资源被大量占据， TCP数据包同时也被缓存至PAR中， 待切换完成时才重新进行转发。因此，此时的端到端时延会比没发生切换时要大得多。 产生这种结果的原因有两方面，一是F-HMIPv6结合了HMIPv6和FMIPv6两者的优点， MN发送位置更新到本地的MAP，而不是通常离MN较远的HA和CN。并且采用预测式切换 方式，能够缩短MN获得转交地址的时间。所以F-HMIPv6的切换时延会比FMIPv6和HMIPv6 更小。另一方面，FMIPv6和F-HMIPv6都采用预先切换，可以加快MN获得NCoA的时间，并 通过隧道机制使到达先前转交地址(PCoA)的分组能经隧道转发到NCoA，来减少绑定更新时 间，从而减小切换时延，因此。FMIPv6又比HMIPv6的切换时延小。
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。
基于NS-2的空间网络协议仿真平台设计与实现
基于NS-2的空间网络协议仿真平台设计与实现
樊晓龙;王宇
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2010()11
【摘要】目前流行的多款网络协议仿真软件对于空间网络协议的仿真支持都不尽完善。
针对NS-2软件这方面不足,设计并实现了一种基于NS-2的空间网络协议仿真平台。
平台采用Java语言实现,具有良好的扩展性、移植性。
平台具有可视化仿真场景生成和TCL仿真脚本自动生成等功能,提高了仿真效率。
此外,通过平台仿真分析TCP协议和TCP-Vegas协议在空间网络环境下的网络性能,验证了平台的正确性。
【总页数】4页(P2719-2722)
【作者】樊晓龙;王宇
【作者单位】装备指挥技术学院研究生管理大队;装备指挥技术学院信息装备系【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于NS-2的网络协议仿真
2.基于NS-2的ASON安全路由仿真平台研究与实现
3.基于NS-2的网络协议仿真研究
4.基于NS-2的QoS控制方法试验平台的仿真和实现
5.基于NS-2的网络半实物仿真平台实现
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基于NS2的PEGASIS协议仿真
太原理工大学毕业设计（论文）设计说明书设计(论文)题目：链状传输的路由算法研究学生：专业：电子信息工程班级：0801指导教师：设计日期：2012年5月25日太原理工大学毕业设计（论文）任务书链状传输的路由算法研究摘要无线传感器网络是由许多具有无线通信能力的低成本、大规模密集部署的传感器节点组成，一种全新的信息获取技术，是新兴的下一代无线网络，具有广泛的应用前景。
但其性能主要局限于传感器节点低电池能量，较小的存储能力和传输范围，因此，如何在给定节点能量的前提下充分发挥电源有效性，以获得节点更高的通信能力，延长网络寿命，选择一种最优化的路由协议是一个关键问题，有着非常重大的意义。
本文中作者将对路由协议中链状传输的路由算法PEGASIS协议进行重点研究。
详细分析了PEGASIS协议的模型，传输过程以及工作原理。
并通过仿真平台NS2对协议进行仿真，从而得到传感器网络中利用链状传输路由算法的存活节点随时间变化的曲线。
关键词：无线传感器网络；路由协议；PEGASISResearch On Routing Algorthm Of The Chain TransferAbstractWireless sensor network is composed of many low-cost wireless communication capabilities, large-scale densely deployed sensor nodes, a new access to information technology, is the emerging next-generation wireless networks, has broad application prospects. But its performance is mainly limited to low battery power of sensor nodes, the smaller storage capacity and transmission range, therefore ,how to give full play to the premise of a given node energy power the effectiveness of higher node communication capability, and prolong the network lifetime, select an optimal routing protocol is a key issue, has great significance.This paper the author will focus on the routing protocol in the chain transmission routing algorithm PEGASIS agreement. Detailed analysis of the agreement PEGASIS model, the transmission process works. Protocol simulation platform NS2 simulation, resulting in the survival node of the chain transfer routing algorithm in sensor networks change over time curve.Key words: Wireless sensor networks；Routing Protocol；PEGASIS目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 无线传感器网络 (1)1.2 无线传感器网络的产生与发展现状 (1)1.3 无线传感器网络所具有的特点 (6)1.4 无线传感器网络的实际应用 (7)1.4.1 军事应用 (7)1.4.2 环境观测和预报系统 (8)1.4.3 医疗护理 (8)1.4.4 智能家居 (8)1.4.5 其它商业应用 (8)1.5 课题研究内容和工作 (9)第2章无线传感器网络路由协议概述 (10)2.1 无线传感器网络与传统的无线网络之间的区别与体系结构 (10)2.1.1 无线传感器网络与传统的无线网络之间的区别 (10)2.1.2 无线传感器网络的体系结构 (10)2.1.3 无线传感器网络的节点结构 (11)2.1.4 无线传感器网络的协议体系结构 (12)2.2 无线传感器网络研究中的主要问题 (14)2.2.1 路由问题 (14)2.2.2 能量问题 (14)2.3 无线传感器网络的路由协议 (14)2.3.1 无线传感器网络路由协议的性能指标 (14)2.3.2 无线传感器网络路由协议的分类 (15)第3章无线传感器网络PEGASIS路由协议的分析与研究 (17)3.1 PEGASIS算法的概述 (17)3.2 PEGASIS算法的网络模型和能量模型 (17)3.3 PEGASIS算法的具体描述 (19)3.3.1 链的形成阶段 (21)3.3.2 链节点的选举阶段 (21)3.3.3 数据传输阶段 (22)3.3.4 PEGASIS算法研究现状 (22)第4章仿真平台的介绍，安装及使用 (25)4.1 NS2仿真平台的介绍 (25)4.1.1 NS2简介 (25)4.1.2 NS2特点 (25)4.1.3 NS2的层次结构 (26)4.2 NS2仿真平台的安装 (27)4.3 NS2仿真平台的实例 (30)4.4 NS2仿真 (32)4.4.1 PEGASIS仿真环境 (32)4.4.2 PEGASIS仿真结果 (34)第5章总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录A 外文文献 (38)附录B 中文翻译 (43)太原理工大学本科毕业设计（论文）链状传输路由算法的研究第1章绪论1.1无线传感器网络微电子技术、计算技术和无线通信等技术的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展，使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。