网络仿真器NS2剖析NetworkSimulatorV2课件

v一、背景v二、NS各模块及功能v三、运行环境v四、NS使用v五、NS主代码简析基类v六、NS主代码简析功能模块v七、扩展方法一、背景v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v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vUCBerkeley改进过的NS2二、运行环境v平台：Windows、Linux、Unix、machitosh，还要求系统装有C+编译器v两种语言：C+、OTcl，三、NS2主要模块及功能NS2包含的几个小工具vNamvXgraphv拓扑图生成器：Gt-itmv节点移动生成器：Setdestv传输事件生成器：cbrgen.tcltcpgen.tclNam与Xgraphv图形显示工具vNam：动态显示网络仿真过程。如：包的传输等等vXgraph：显示仿真过程的数值特征。如：流量/时间图等四、NS2的使用v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/2.0a12v脚本方式：指定一个脚本文件（*.tcl文件），让NS执行输入命令：/ns脚本的写法五、主代码简析基类vTcl类：C+代码与Tcl代码之间的接口vTclObject类：所有仿真对象的基类vTclClass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vTclCommand类：封装了C+代码和Tcl代码相互调用命令的方法vEmbeddedTcl类：封装了装载更高级别的内置命令的方法vInstVar类：访问C+成员变量，如Otcl变量方法Tcl类v获得访问获得访问Tcl实例的入口实例的入口v通过解释器调用通过解释器调用Otcl过程过程v与解释器交换结果与解释器交换结果v报告出错状况，并以统一方式退出报告出错状况，并以统一方式退出v存储、查找存储、查找TclObject类对象类对象v取解释器的句柄取解释器的句柄TclObject类 TclObject类封装了网络实体类封装了网络实体v生成和释放生成和释放“对象对对象对”v变量的绑定（变量的绑定（bindding）v变量的跟踪（变量的跟踪（Trace）v命令方法的定义和调用命令方法的定义和调用v流程图流程图TclClass类v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。v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。v流程图TclCommand类v类TclCommond的作用就在为解释器提供全局命令v由TclCommand的定义知道，它是一个虚基类，必须派生子类，才能工作。v例子，派生类MyCommand，它的命令名为say。EmbededTcl类v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。v对于新文件的装载是由类EmbeddedTcl的对象来完成的。vTcl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_。InstVar类v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。v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。六、主代码简析功能模块vNS对网络实体的仿真和各种功能模块都封装在派生类中。v重要的派生类有simulator、node、link、LAN等等。Classsimulatorv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。v它封装了节点、链路、代理、数据包格式等。v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。ClassnodeClassclassifiervBaseclassifier是一虚基类vaddressclassifier：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。vmulticastclassifier：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。vmultipathclassifier：支持等价多路转发。vhashclassifier：使用哈希表，将包分发给“流”。vreplicator：拷贝数据包，转发给表中的所有对象，支持广播Classlinkv由Connecter、Quere、Delayv一个简单的链路对象是由一些连接器(connector)组成的。v由Connecter、Quere、DelayClassQuerevdrop-tail：FIFO队列vFQ：公平队列vSFQ：实现随机公平队列vDRR（deficitroundrobin）：不同流之间调度vCBQ：实现了基于类的队列vCBQ/WRR：是CBQ的子类，实现了同一优先级上不同的类间的带权的循环调度。AgentvAgent可以在不同层上实现各种协议。对某些协议（如UDP），包的大小、发送时间取决于应用程序，而对另一些较低层的协议，以上参数取决于agent本身。vAgent可用Otcl语句创建，其内部状态可以用Tcl的set命令修改。v注：某些agent的状态变量只存在于Otcl，用C+代码不可访问。数据包v类Packet是仿真对象间交换数据的基础单元，它提供了足够的信息，可以将一个包联入一个列表，可以查询数据包头缓冲，可以查询包数据缓冲。不同的协议采用不同的数据包格式，因此报头会不一样。要引入新的数据报头，需要根据数据包的格式定义一个C+结构，定义一个静态类来提供与Otcl的连接，然后修改仿真器的初始化代码。区别服务v区别服务（DifferentiatedServices），简称DiffServ，通过标注包的类型，并对不同的包采取不同的处理，实现了IPQoS。vDiffserv模块分三个主要子模块：policy，edgerouter，corerouter。局域网v局域网(LAN)与那些由多条点点链简单构成网络大不一样，有共享、竞争等特性。为了模仿真正的LAN，ns又定义了新的节点LanNode。其他vNS还实现了其他的模型，如、卫星网络模型、无线传播模型、能量模型七、简单的扩展v扩展ns最简单的方法是在tclcl/tcl-object.tcl中加入Otcl代码，或在目录ns/tcl/lib下加入新Tcl脚本。v若是在ns/tcl/lib下加入新脚本，则必须在ns/tcl/lib/ns-lib.tcl中加入对脚本的引用，语句为：sourcetcl/v在启动ns时，ns/tcl/lib/ns-lib.tcl自动引用这个新脚本，类似于C程序中的“include“filename”进一步扩展v首先，将脚本转为类EmbeddedTcl对象：tclshbin/tcl-expand.tcltcl/lib/ns-lib.tcl|./Tcl/tcl2c+et_ns_libgen/ns_tclsh.ccvns/ns_tclsh.cc中的Tcl_AppInit函数通过Tcl:Init()调用ns/tcl/lib/ns-lib.tcl，实现装载的语句是：et_ns_lib.load();