基于NS2软件 的网络协议仿真
使用NS2网络仿真软件对信息传输进行仿真课件
西安邮电学院通信与信息工程学院科研训练报告专业班级： 通工0904班 学生姓名： xxxx 学号(班内序号): XXXXXXXX （XX 号）2012 年 11 月 6 日——————————————————————————装订线————————————————————————————————报告份数：使用NS2网络仿真软件对信息传输进行仿真摘要：在人们决定构建一个新的网络系统或者建立一个新的协议时，人们总希望在投入很多成本实验之前能有一种方便修改、结果直观的系统对该网络或协议模型进行测试，开源的网络仿真软件NS因此诞生，为网络拓扑设计与协议开发提供了一个有力的仿真测试平台。
为了对NS2系统进行学习，我建立了两个典型的网络拓扑结构，分别对有线/无线混合网络及路由选择过程进行通信仿真与分析，通过这两个仿真实验达到初步掌握与了解NS2的目的。
关键字：NS2 网络仿真混合网络结构路由选择ABSTRACTNetwork Engineers And Researchers always need a convenient and easy-amend simulation system to test their design of new network topo and protocol before a lot of cost dive into experiment and test,The Network Simulation(NS2) is a powerful ,open source simulation plat which can appease them.Processed from study NS2 system ,I build two emblematical network topo (wired/wireless mixed network and route choose process),via build and simulate this two systems to learn how to use NS2 and NS2’s analyse tools.Keywords：NS2; Network Simulation;Mixed network; Route hoose processO、引言在人们决定构建一个新的网络系统或者建立一个新的协议时，人们总希望在投入很多成本实验之前能有一种方便修改，结果直观的系统对该网络或协议模型进行测试，开源的网络仿真软件NS因此诞生，为网络拓扑设计与协议开发提供了一个有力的仿真测试平台。
第2章 NS2网络仿真实验
2.1.5 NS2的仿真过程
• 进行网络仿真前，首先分析仿真涉及哪个层次，NS2仿真 分两个层次：一个是基于OTcl编程的层次，利用NS2已 有的网络元素实现仿真，无需修改NS2本身，只需编写 OTcl脚本；另一个是基于C++和OTcl编程的层次，如果 NS2中没有所需的网络元素，则需要对NS2进行扩展，添 加所需网络元素，即添加新的C++和OTcl类，编写新的 OTcl脚本。
2.1.4 NS2的仿真元素（续）
• （3）通过对节点附加路由协议可以完成对网络的路由设 置。NS2包括静态、动态和会话三种单播路由策略。 • （4）可以设置链路的带宽、时延和丢弃模型。NS2支持 Drop-tail（FIFO）队列、RED缓冲管和CBO（包括优先 权和Round-robin调度）。各种公平队列如FQ，SFQ和 DRR等。 • （5）对于通信量的仿真，NS2提供了多种通信的应用方 法如：FTP（它产生较大的峰值数据传输)；Telnet（它能 依照相应的文件随机选取不同大小的传输数据）。此外， NS2提供了EXPOO，POO，CBR和Traffic Trace四种不 同类型的通信量产生器。
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。
TCP及基于NS2的模拟
•The receiver advertises a window size
Rcv R W ci( v n LB d au o s vt fd w B fe - e R y L ra t - ) a e e dR stc Byt
TCP 拥塞控制的四个阶段
慢启动阶段 拥塞避免阶段 快速重传 快速恢复阶段
慢启动
sender
cwnd
receiver
1
data packet
1 RTT
ACK
2
3 4 5 6 7 8
cwnd cwnd + 1 (for each ACK)
慢启动例子
拥塞窗口的大小增 长迅速
cwnd = 1 cwnd = 2
拥塞窗口cwnd
30
指数规律增长
25
cwnd< ssthresh
20
ssthresh=16
15
线性更新后的 ssthresh=12 10
5
进入拥塞避免
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
内容提要
TCP特点 TCP流量控制 拥塞 TCP拥塞控制 TCP流量控制算法 网络仿真概述 NS2简介
TCP 流量控制
TCP 是一个变化的窗口协议
假设窗口大小为n，不用接收到确认信息就能发出n比特的信息 当数据确认后，窗口向前滑动
每个信息包都占据一个窗口的大小
指示接受者有的字节数
nam: 网络AniMator
基于NS2的无线自组网络路由协议的研究的开题报告
基于NS2的无线自组网络路由协议的研究的开题报告一、选题的背景随着移动通信技术的不断发展和普及，无线自组网络（Wireless Ad Hoc Network）被越来越多的人们所熟知。
无线自组网络是一种去中心化、自组织、自适应的无线通信网络，在没有固定基础设施支持的情况下，通过节点之间的直接通信和协作，构建出一个动态的、多跳的无线网络。
它具有网络建设简单、可靠性高、部署快捷和适应环境变化等优点，被广泛地应用于移动办公、应急救援、无线感知网络等领域。
无线自组网络的实现依赖于有效的路由协议。
路由协议需要实现节点间的合作与协作，确保数据能够在节点之间高效地传输。
目前，现有的无线自组网络路由协议主要分为基于距离向量的路由协议、基于链路状态的路由协议和基于源路由的路由协议。
这些路由协议的设计和实现对无线自组网络的性能和安全具有重要的影响。
因此，研究无线自组网络路由协议的优化和改进具有重要的理论和应用价值。
二、选题的目的和意义本次研究的目的是基于NS2仿真平台，研究无线自组网络路由协议的优化和改进。
主要意义体现在以下几个方面：1.探究无线自组网络路由协议的基本原理和设计思想，以及现有路由协议的特点和问题；2.通过仿真实验，评估不同路由协议的性能表现，分析其优缺点，为无线自组网络的实际应用提供参考和指导；3.针对目前无线自组网络的热点问题进行研究，提出一种针对性强、效果显著的路由协议优化方案，为无线自组网络的进一步发展提供技术支撑。
三、主要内容和预期结果本次研究的主要内容包括：1.无线自组网络路由协议的基本原理和设计思想的研究，分析现有路由协议的特点和问题；2.基于NS2仿真平台，对不同路由协议进行仿真实验，评估其性能表现，并分析其优缺点；3.针对目前无线自组网络的热点问题，提出一种针对性强、效果显著的路由协议优化方案，并进行仿真实验进行性能评估。
预期结果包括：1.明确无线自组网络路由协议的基本设计思想和特点，了解现有路由协议的优缺点；2.通过仿真实验，评估不同路由协议的性能，并分析其优缺点，为无线自组网络的优化和改进提供参考；3.提出一种新的路由协议优化方案，并通过仿真实验进行性能评估，探索无线自组网络的进一步发展方向。
基于NS2的Ad-Hoc网络路由协议仿真与分析
节点使用洪泛法发送路由请求（ Ｒ Ｑ ， Ｒ Ｅ ） 中间节点转发 Ｒ Ｅ 并附上 自己的节点标识 ； Ｒ Ｅ Ｒ Ｑ， 当 Ｒ Ｑ消息 到达 目的节点或者任何一个缓存有到 目的节点路 由的中间节点时， 目的节点或 中间节点向源节点发 此 送路由应答消息（ Ｒ Ｐ ， Ｒ Ｅ ）该消息 中包含源节点到 目的节点的路 由信息 ， 如果数据分组传送路径上的某 个 中间节点发现错误 ， 那么它会回传一个路 由错误（ ｏ Ｔ Ｅ Ｒ Ｒ 分组给源节点， Ｒ ｕ ＥＲ０ ） 收到或者串听到路
维普资讯
第２ 期
赵 健 ， ： 于 Ｎ ２的 Ａ — ｏ 等 基 Ｓ ｄＨ ｃ网络路 由协议 仿 真与 分析
・１１・ ６
中是否存 在 到 目的节 点 的有 效路 由。如果 存在 ， 则直 接 使用 ， 否则 启 动路 由建 立过 程 。具 体过 程是 ： 源
Ａ Ｖ协 议 的分 组 转发 率 高 于 Ｄ Ｄ ＯＬ Ｒ； 平 均 端 到 端延 时则 低 于 Ｄ Ｄ 和 ＯＬ Ｒ ＯＤ Ｓ Ｖ、 Ｓ 而 ＳＶ Ｓ。
关键词 ： 网络仿真； 无线移动自 组网； 路由协议
中图分 类号 ： Ｐ９ ． 文献 标识码 ： 文章 编号 ：６２４１（０７０—１０ ４ Ｔ ３３５ Ａ １７— ０２０ ）２０６— ４ ０
其路由表又发生显著的变化 ， 那么这个节点将再次广播路 由分组 信息 ， 因此 ， 由更新是基于时间和事 路
件驱 动 的。
１２ Ｄ Ｒ路 由协议 ． Ｓ
Ⅸ 使用 源路 由算法 ， 每一个 给定路 线 的数 据 分组 都 在报 头 带有 完 整 、 有序 的此 分 组 必经 的节点 列表 。使用 源路 由可 以保证 无 环路 ， 转发或者 侦 听分组 的节点 可 以缓存 分组 中的路 由信息 以备后 用 ， 而
基于NS2模拟软件的TCP协议实验设计
基于NS2模拟软件的TCP协议实验设计
张雅琼
【期刊名称】《电子设计工程》
【年(卷),期】2013(21)9
【摘要】目前在计算机网络实验教学中往往只进行设备配置与管理,使得学生对于协议机制和性能分析没有较好的理解.构建基于NS2仿真软件的TCP协议的实验,在软件中对TCP协议的慢启动、窗口机制以及拥塞控制进行仿真分析.实践表明,在网络实验教学中使用NS2有利于学生更加直观地理解网络协议的实现原理,能得到较好的实验教学效果.
【总页数】4页(P27-29,34)
【作者】张雅琼
【作者单位】榆林学院信息工程学院,陕西榆林719000
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.01
【相关文献】
1.基于VMware环境下网络模拟软件NS2的安装 [J], 张继成
2.基于NS2的无线网络中TCP协议算法性能分析 [J], 陈雪小
3.基于Windows环境下NS2网络模拟软件的安装 [J], 林军;王燕
4.基于网络模拟软件NS2的网络协议仿真 [J], 向驹
5.基于NS2的802.11协议教学实验设计 [J], 李东晖; 尹云飞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
[课件]NS2网络模拟简介以及MTE、LEACH、LEACH-C协议仿真PPT
![[课件]NS2网络模拟简介以及MTE、LEACH、LEACH-C协议仿真PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/fc5bba69e45c3b3567ec8b52.png)
NS2的总体系结构
NS2的目录结构
ns-2.34:存放C++代码的地方； ns-2.34\tcl:存放OTcl代码的地方； Ns-2.34\tcl\lib:存放与组件（agent, node, link, packet, address, routing ） 实现有关的OTcl代码；在此目录下，有以下几个文件：ns-lib.tcl: Simulator 类定义与成员函数实现，如 run，simplexlink，flush-trace等；ns-default.tcl ：各种网络组件配置的缺省值。 ns-2.34\tcl\ex, ns-2.34\tcl\test: 存放一些例子脚本文件和验证结果。
NS2的部分类结构
分类器——classifier是Ns-2基本网络组件的一个大类。 它的基本派生类有地址分类器（AddrClassifier）和多播 分类器（McastClassifier）等。基于分类器的基本网络 组件具有1个或多个可能的数据输出路径，属于交换 （Switch）设备（对应来说，连接器Connector只有一个 数据的输出路径）。 拓扑结点（Node）是由一个结点入口对象和若干个分类 器（Classifier）组成的一个符合对象。
节点存活率
节点能量消耗
数据包发送量
仿真后生成 x.data,x.alive,x.energy等文件（x对应的为协 议名称），分别对应的为各个协议的数据包传送个数， 节点生存情况和节点能量消耗，用awk语言编写程序， 提取数据进行分析 在Cygwin中用gnuplot 作出分析结果曲线
节点分布拓扑图（基站位置（0，0））
LEACH模型
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。对于有一定编程基础的人员来说，可以根据自
身的需要方便地设计新协议，扩展新的功能模块。
四）在线资源支持
NS2的官方网站建立图书馆性质的库，收集了很多经典的演示场景和案例。
三、NS2 网络仿真过程
（一）NS2 仿真的层次
网络仿真要经历模型建立、模拟实现和结果分析3个阶段。NS2仿真分为2
个层次。
1.基于OTCL编程的用户层次，只需编写OTCL脚本。
2.基于C++ 和OTCL 的系统层次，能够对NS2内核进行功能扩展，增加新的 C++
和OTCL类，添加所需的网络元素。仿真过程如图1所示。
（二）NS2 仿真的步骤
1. 配置网络拓扑结构，确定链路的基本特性，如延时、带宽和选择策略等。
2. 建立协议代理，包括端设备的协议绑定和通信业务量模型的建立。
3. 配置业务量模型参数，确定网络上的业务量分布。
4. 设置Trace对象，把仿真中发生的特定类型事件记录在Trace文件中，通过Trace
文件保存整个仿真过程。仿真完成后，用户对Trace文件进行分析研究。
四、网络协议仿真实例
（一）TCP 协议仿真
TCP协议是重要的传输层协议。不仅要理解TCP协议的工作原理，而且还要
理解在网络发生拥塞时，如何在TCP协议控制下实现拥塞控制的过程。针对这
一内容，建立如图2所示的仿真场景，节点n0，n1与节点n3之间分别建立一条TCP
连接，链路带宽及传输延时如图2所示。图2的网络仿真拓扑结构以TCP拥塞控
制协议为例，在仿真开始时，由n0和n1节点同时向 n3 节点发送FTP数据流，将
初始拥塞窗口大小设为1，在 NAM 动画中通过控制播放速度，可以清晰地观
察到在TCP协议控制下，发送窗口的大小随着确认包的返回成倍增加（1，2，4，
8…），当拥塞窗口增大到一定程度时，n2节点开始发生丢包现象，此时n1节点
将重传丢失的数据包，并减小发送窗口。其数据包传输如图3所示。
通过这个仿真实例，可以很好地理解TCP慢启动和拥塞控制协议的工作原
理。
（二）UDP 协议仿真
在上述仿真场景中，将传输层协议修改为UDP，令n0和n1节点在仿真开始
时开始向n3发送CBR数据流，重新运行仿真脚本，图4是在NAM动画演示中截
取的图象。图3和图4进行对比可知，图3中链路上方为发送方n0向n3发送的数据
包，而链路下方的小竖 线是由接收方n3向发送方返回的确认包；在图4中，仅
在链路上方有发送的数据流，接收方并不返回确认，仿真结果对理论分析提供
了有力的支持。从NAM动画中还可以看到，应用UDP协议时，当网络中间节点
丢弃数据包，发送方并不会因此而降低发送速度，造成严重的丢包现象。
（三）IP 网络单播路由协议仿真
根据IP网络单播路由协议的定义和运行机制，建立一个网络协议的NS2运行
场景。再利用NS2模拟器产生NAM动画播放器需要的输入文件，以NAM动画的
方式演示网络协议的运行过程。
1.IP 网络路由协议仿真的网络结构如图5所示，它由6个节点组成，通过双
向链路连接起来。链路带宽为1 Mbit/s，延时为5 ms。节点0作为数据源发送端，
在节点0上绑定一个UDP代理，在UDP代理上绑定一个CBR流量发生器。
2.IP 网络单播路由协议仿真。IP网络单播路由协议主要包含单播路由协议
OSPF协议和RIP协议。其中，RIP协议是一种分布式的基于距离向量的路由选
择协议，采用Bellman-Ford 算法；OSPF 协议是分布式的链路状态协议，采用
最短路径算法。在NS2中的会期路由采用all-pairs SPF算法，动态路由采用分布
式Bellman-Ford 算法，可以借助会期路由和动态路由来演示单播路由协议的动
态运行过程。会期路由可以演示OSPF协议运行过程，采用图5所示的网络结构
进行仿真。
采用OTCL语言编写脚本，以NAM动画来演示会期路由的运行过程，如图
6所示，假设节点0发送的数据流用长虚线表示，可以看到节点0到节点5开始
传输数据时，路径经过节点1和节点3。当节点1和节点3之间的链路出现故障
时，重新计算新的路由，经过节点1和节点4传输数据，如图7所示。当节点1
和节点3之间的链路故障修复后，数据又按照图6来传输。
通过动态路由可以演示RIP协议运行过程，如图8所示，假设节点0发送的
数据流用长虚线表示，节点0到节点5开始传输数据路径经过节点1，节点2和
节点3。当节点2和节点3之间的链路出现故障时，重新计算新的路由，经过节
点1和节点3传输数据，如图9所示。
五、总结
随着网络系统复杂度的增大，传统的分析法和实验法越来越不适应网络系统
的特点，仿真法成为网络性能分析的主流方法。NS2作为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。目前NS2已广泛应用于计算机网络的研究与设计中。
参考文献：
[1] 徐雷鸣.NS2与网络模拟[M].北京:人民邮电出版社,2003.
[2] 朱军正.Red Hat Linux Fedora Core4 教程[M].北京：清华大学出版社，2005.
[3] 徐雷鸣，庞博，赵耀. NS 与网络模拟[M]. 北京：人民邮电出版社，2003.
[4] 柳纯录，黄子河，陈渌萍. 软件评测师教程[M].北京：清华大学出版社，2005.