ns3学习笔记(5) 网络层

模拟之路 @ 网络层

源码 src/internet

架构

• 网络层主要是指Ipv4和Ipv6两个协议
• 默认情况下安装了TCP/IP协议栈的节点都是双栈节点
  • Ipv4和Ipv6分别各自有个v4和v6的基类
  • 本节主要以Ipv4协议栈为例讲解

网络层主要基类 及 扮演角色

Ipv4

• 协议的基类 主要定义协议的接口函数
• 主要算法在子类Ipv4L3Protocol中实现
• 一个节点只能有一个Ipv4L3Protocol和一个Ipv6L3Protocol对象

Ipv4Interface

• 网络层与链路层交互的媒介，执行与NetDevice相关的事情
• 每个节点的NetDevvice对应唯一一个interface对象 ，其内部保存着所属NetDevice的一个或多个IP地址
• 还做一些比如检查接口状态的事情，必要时使用ARP协议查询MAC地址

Ipv4RoutingProtocol

• 路由协议的基类，各种路由协议都是其子类
• 对于下行分组来说
  • 获取下一跳IP，确定发往哪个Ipv4Interface对象 ， 然后后者做一些与NetDevice的关联操作
• 对于上行分组来说
  • 分组先发给Node中的handler向量数据结构，确定前往哪个协议(e.g, v4还是v6 )
  • 然后相应的L3Protocol查询路由表，确定是接收、转发还是丢弃
  • 接受 根据提取的协议号来确定发给上层哪一个传输层协议对象

每个新的L3Protocol创建的时候都要在handler这个结构里面注册先

创建

安装

• InternetStackHelper::Install( )除了安装传输层协议，还安装了网络层协议(Ipv4L3Protocol 和Ipv6L3Protocol )对象，同时建立了他们与相应的IpvxRoutingProtocol之间的关联
• 默认安装双站街点，可以通过helper的serIpv4StackInstall选择卸载某一个

地址分配 p135-138还有补充讲解

• 手动
• Ipv4AddressHelper
  • .SetBase( ip ,mask )
  • assign( NetDevice ) // retrun IpvxInterface 【安装ip地址就返回IpvxInterface】
• DHCP自动分配
  • DhcpHelper
• 分配好的地址就存在IpvxInterface里

TC层次 (traffic-control) P132

• ns3只实现了下行的，including CoDel 、RED 、FQ-CoDel 、PIE 和 MP队列控制算法
• 可以参考ns-3 model library

脚本配置与trace

• 本层的属性很少 常见的网络层配置是路由协议
• 配置路由协议的例子和default setting 见p132

trace变量很多

• 均属于IpvxProtocol类，都和分组的收发有关
• 列举与差别见p133

Ipv4分组头

• Ipv4Header 类 ipv4-header.h
• 同样提供Print()功能
• 暂不支持Option

Ipv6分组头

路由协议

• 主要负责路由表的创建、更新和维护
  • 决定要接收还是转发的时候IpvxProtocol要查表，发送往下一跳的时候也要查表
• 除了DSR和Click 其他的都是IpvxRoutingRrotocol的子类，对应的助手类的基类是IpvxRoutingHelper
• 可以使用InternetStackHelper::SetRoutingHelper( )来为一个节点指定路由

列表路由 p139

• 结点创建的时候默认使用这个 这不是个协议 是管理同一个节点上的多个协议的方法 [ 一个节点可以有多个路由协议 ] 按优先级来查询

每个协议都有个对应的IpvxProtocolHelper ( e.g. Ipv6StaticRoutingHelper 对应的就是Ipv6StaticRouting [ 这里命名隐去了Protocol我觉得是因为名字太长了2333 ] )

• 默认情况下，ipv4的列表路由存的是静态和全局路由，其中静态优先级比较高,ipv6Protocol的list中存的只有静态( 目前只支持Ipv4分组的全局路由 )

• Ipv4ListRouting 和 Ipv4StaticRouting等 其实是同一个父类的子类，查路由表的时候实际上是调用Ipv4ListRouting 的LookUp，在list里面按照优先级遍历每个路由表，如果在该路由表找到的话最好，没有找到的话就继续遍历

路由表打印 p140

• 可以打印一个节点的、多个节点的、定时打印、反复打印 等等 都行

静态路由配置 p141

• IpvxStaticRouting 默认的第一个查询的路由机制
  
  tip : 因为路由协议是和网络层协议绑定的 所有要先从node里面找网络层协议，然后从网络层协议的聚合数组里面找路由协议

• 可以禁止转发 设置下IpForward属性即可 p142

• 常用函数

  • IpvxStaticRouting.SetDefaultRoute( ) 设置默认静态路由
  • Helper.AddHostRouteTo( 下一跳，转发地址， 接口索引号 )

全局路由 p142

• 目前只支持Ipv4分组 Ipv4GlobalRouting类

一些具体细节可以再看看书

网络层协议开发

隧道协议

• 既可以在网络层实现，又可以在链路层实现 【本节指的是网络层的 e.g. IP in IP （IP 隧道）、GRE

路由协议

其本身

• 最好直接继承IpvxProtocol，需要实现几个虚函数 p146
• 路由表
  • std::list
  • std::map
• 助手类
• 创建新的路由以后记得添加到RoutingList里面 p147有例程

联想

• InternetStackHelper干了好多事情 ： 安装网络层的协议，绑定对应的路由协议；安装传输层的L4Protocol，创建相应的Socket(实际上主要是L4Protocol完整)并且绑定这两层的接口

question

• MANET(ad-hoc网络) OLSR协议 p132?
• p132 全局路由协议？ 应该是一类协议的全称？