NS2仿真实验环境组建

最近有初学NS2的同学问如何搭建环境，我这边把编写的实验手册中的一个章节拿出来分享。

更多内容请关注我编写的，即将由清华大学出版社出版的《无线网络技术教程(第2版)》

把内容粘上了，发现图没有，先不管了，应该不影响阅读，如有问题请联系我。

一键安装包比较大，有需要的同学QQ(411265589)联系，加的时候请报“姓名和学校”验证。

NS2仿真实验环境组建

1 实验要求与目的

●接触Linux/Cygwin操作界面和简单命令

●掌握NS2仿真实验环境的搭建

●熟悉NS2仿真实验过程

2 实验环境与模块简介

本教程绝大部分实验环境基于Windows XP/Windows 7，利用虚拟机+Ubuntu构建仿真环境。为了让部分不熟悉Ubuntu系统的读者也能高效完成实验，实验也可在Cygwin环境下运行。由于Ubuntu和Cygwin都使用Linux命令，因此本手册后续的所有实验假定读者熟悉简单的shell命令，如目录切换、文件编辑和权限变换等。同时，读者的PC性能满足：内存2G及以上、CPU 2.0GHz及以上、空闲磁盘空间10G及以上。虚拟机软件包为Ubuntu 10.04系统、VirtualBox、Cygwin和ns-allinone-2.35源码包，读者可从它们的主页下载，详见下面的介绍。

3 实验原理与背景知识

3.1 Ubuntu简介

Ubuntu(乌班图)是基于Debian GNU/Linux，支持x86、amd64和ppc架构，由专业开发团队(Canonical Ltd)打造的开源GNU/Linux操作系统，支持桌面虚拟化。Ubuntu对GNU/Linux的桌面普及作出了巨大贡献，使更多人共享开源的成果。通常每隔6个月，Ubuntu就发布新版本，利用代号和版本号(基于发布日期，如4.10表示2004年10月发行)进行区分，其中LTS是长期支持版。更多Ubuntu信息可关注：http://www.ubuntu.org.cn/。

本教程实验选择Ubuntu主要考虑：(1)易用且受开发者青睐；(2)源码开放。本手册实验采用Ubuntu 10.04，可从：http://old-releases.ubuntu.com/releases/lucid/下载，见图1.1。

图1.1 Ubuntu 10.04下载

3.2 VirtualBox简介

本手册中的大多数实验采用VirtualBox为虚拟机，由德国Innotek公司开发，由Sun公司出品，使用Qt框架编写，在Sun被Oracle收购后正式更名成Oracle VM VirtualBox。Innotek根据GNU General Public License(GPL)开放VirtualBox产品，并提供二进制版本及OSE版本的代码。可在VirtualBox上安装并执行Windows、DOS、Linux等操作系统。

与VMware和Virtual PC比较，VirtualBox具备远端桌面协议(RDP)、iSCSI和USB支持，现有VirtualBox在客户端操作系统上已支持USB 2.0的硬件装置，但其需安装VirtualBox Extension Pack。更多信息可关注：https://www.virtualbox.org/，在此不再赘述。本教程实验选择VirtualBox主要考虑：(1)系统资源占用较少；(2)源码开放。本手册实验采用的VirtualBox 4.2.18，可从：https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads下载，如图1.2所示。注意，由于VirtualBox不断更新，本实验环境搭建可兼容新版VirtualBox。

图1.2 VirtualBox下载

3.3 NS2简介

NetworkSimulator version 2(NS2)由UC Berkeley开发，是源代码公开、免费的权威网络技术仿真平台，可方便的进行网络技术研发，其包含模块几乎涉及网络技术所有方面。NS2是面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器。它本身有一个虚拟时钟，所有仿真由离散事件驱动。目前NS2可以用于仿真各种不同类型的网络，包括：网络传输协议，如TCP和UDP；业务流量模型，如FTP, Telnet, Web CBR和VBR；路由器队列管理，如Droptail、RED和CBQ；路由算法，如Dijkstra等；局域网，多播及MAC子层协议；无线网络协议，支持许多类型无线网络。

本实验手册的各种仿真实验使用ns-allinone-2.35源码包，下载网址为：http://sourceforge.net/projects/nsnam/files/allinone/ns-allinone-2.35/下载，如图1.3所示。同时，为方便部分读者使用，同时保留教材第一版的实验内容，即后面的实验也提供Cygwin+ns-allinone-2.34源码包搭建仿真实验环境，下载网址为：http://sourceforge.net/projects/nsnam/files/ allinone/ns-allinone-2.34/。

图1.3 NS2下载

有关NS2的相关知识请参考《无线网络技术教程：原理、应用与实验》（第二版）2.12节内容，也可查阅参考文献[1][2][3][4]。

3.4 Cygwin简介

Cygwin为Windows平台上的Linux模拟环境，由cygnus solutions公司开发，向用户免费开放使用，可从http://www.cygwin.com/获取软件。它对学习Unix/Linux操作环境，或从Linux到Windows的应用程序移植，或进行某些特殊的开发工作，尤其使用gnu工具集在Windows上进行嵌入式系统开发等，非常有用。随着嵌入式系统开发日渐流行，越来越多的开发者对Cygwin产生了兴趣。

cygnus最初将gcc、gdb、gas等开发工具进行改进，使它们能生成并解释win32的目标文件。然后，将这些工具移植到Windows平台上。一种思路是基于win32 API对这些工具源代码进行大幅修改，需大量代码移植工作。因此，采取另一种不同方法——编写一个共享库(就是cygwin.dll)，把win32 API中没有的Unix风格的调用（fork/spawn/signals/select/sockets等）封装在里面。即基于win32 API编写一个Unix系统库的模拟层。只要把这些工具的源代码和这个共享库连接到一起，就可使用Unix主机上的交叉编译器来生成可在Windows平台上运行的工具集。以这些移植到Windows平台的开发工具为基础，cygnus又逐步将其他工具（几乎不需要对源代码进行修改，只需要修改配置脚本）软件移植到Windows上来。这样，在Windows平台上运行bash和开发工具、用户工具，感觉好像在Linux上工作。

4 实验步骤

本实验一主要介绍如何搭建NS2仿真实验环境，并不涉及具体的无线网络仿真实验，更多详情请关注后续实验。NS2仿真实验环境主要分3种：

(1)基于VirtualBox虚拟机环境，直接使用本书提供的已搭建完成的环境(4.2节)；

(2)基于ns-allinone-2.35源码包，在Ubuntu 10.04上由读者自行搭建环境(4.3节)；

(3)基于Windows XP/ Windows 7系统(建议采用WinXP，若在Win7上搭建环境，需要注意管理员权限)和Cygwin软件，搭建Linux模拟环境，然后基于ns-allinone-2.34源码包搭建本手册的实验环境(4.4节)。

4.1 VirtualBox虚拟机安装

VirtualBox虚拟机安装相对较简单，先从官方网站上下载安装包(3.2节)，然后双击运行。开始安装时，界面如图1.4所示，紧接着根据图1.5~图1.9的提示一步步进行。

  

图1.4 VirtualBox安装(1)            图1.5  VirtualBox安装(2)

  

图1.6 VirtualBox安装(3)              图1.7  VirtualBox安装(4)

  

图1.8 VirtualBox安装(5)              图1.9  VirtualBox安装(6)

4.2 VirtualBox虚拟机导入环境

完成VirtualBox安装后，就可搭建实验环境。为方便读者实验，本实验手册将实验平台制作成虚拟主机文件，具体可到本教材对应的网盘中下载本书配套电子资源(http://www.kuaipan.cn/file/id_252663636009418757.htm?source=1)。/*如有变化，我们将在本电子资源包的说明文中及时更新*/

下载完成后，请将文件复制到磁盘存储空间足够的目录位置。

开始导入前，首先需打开4.1节中安装完成的VirtualBox虚拟机，如图1.10所示。然后单击图1.10左上角的新建按钮，会出现图1.11所示的界面，根据图1.11红色提示框的内容选择安装属性，最后单击创建按钮，完成虚拟主机导入，如图1.12所示。注意，图1.11中最下面的红色提示框是选择前面下载的虚拟主机在磁盘上的位置。

图1.10  虚拟主机导入(1)

  

图1.11  虚拟主机导入(2)                 图1.12  虚拟主机导入(3)

利用导入的虚拟主机，读者即可开始后续的实验，直接跳过4.3和4.4节的内容，虚拟主机的用户名为：wnt，密码为：123456。

4.3 源码包搭建环境

读者也可选择自己完成安装工作，具体如下。

4.3.1  新建虚拟主机

打开VirtualBox，单击图1.10所示的新建按钮，新建一个虚拟主机，步骤如图1.13至图1.18所示。其中，图中的红色方框是需关注或修改的内容，可根据具体需要进行更改。

  

图1.13  新建虚拟主机(1)                 图1.14  新建虚拟主机(2)

  

图1.15  新建虚拟主机(3)                 图1.16  新建虚拟主机(4)

  

图1.17  新建虚拟主机(5)                 图1.18  新建虚拟主机(6)

配置完所有参数后，单击图1.18所示的“创建”按钮，即可完成虚拟主机的创建。

4.3.2  安装Ubuntu10.04

完成虚拟主机的新建后，即可安装Ubuntu10.04系统。开始安装系统前，需将Ubuntu10.04的镜像(图1.1中获得的.iso)文件导入到虚拟主机的光驱中，如图1.19和图1.20所示。

  

图1.19  设置Ubuntu10.04镜像(1)          图1.20  设置Ubuntu10.04镜像(2)

设置好虚拟主机的Ubuntu 10.04镜像后，点击即可启动虚拟主机，等待片刻后进入Ubuntu10.04的安装进程。安装开始时，会出现一个欢迎界面，此时选择“Install Ubuntu 10.04 LTS”而不是“Try Ubuntu 10.04 LTS”，正式进入ubuntu10.04的安装。具体安装过程见图1.21至图1.28，注意红色方框中的设置。其中，图1.28设置完之后需要等待约30分钟(依据PC性能而定)完成系统安装。

  

图1.21  Ubuntu10.04安装(1)                图1.22  Ubuntu10.04安装(2)

  

图1.23  Ubuntu10.04安装(3)                图1.24  Ubuntu10.04安装(4)

  

图1.25  Ubuntu10.04安装(5)                图1.26  Ubuntu10.04安装(6)

  

图1.27  Ubuntu10.04安装(7)                图1.28  Ubuntu10.04安装(8)

4.3.3  NS2和模块安装

为便于读者使用，本实验手册电子资源提供了一键安装的shell文件。安装前，读者需使用U盘将对应Ubuntu 10.04版本的WNT_Ubuntu.tar.gz和experiment.tar.gz文件复制到用户目录下(即“/home/wnt/”目录)。注意，VirtualBox中将U盘切换到Ubuntu虚拟电脑需要根据图1.29所示操作，成功切换后，会显示如图1.30的结果(U盘的符号前增加了个勾)。实验中采用的U盘为“Teclast”(与盘符不同)，不同读者根据U盘不同，显示的名字也不同。

图1.29  U盘切入虚拟电脑

图1.30  成功切入后的结果

安装所需的文件拷贝到用户目录后，用“Ctrl+Alt+T”命令打开终端(Terminal)，根据如下步骤进行安装。注意，终端打开后，默认路径为用户目录(即“/home/wnt/”目录)。

(1)             输入“mkdir WNT”命令创建WNT文件夹，并用“cp WNT_Ubuntu.tar.gzWNT/”命令将安装包复制到WNT目录中；

(2)             输入“cd WNT”命令进入WNT目录，并用“tar-zxvf WNT_Ubuntu.tar.gz”命令解压安装文件到WNT目录中(不能采用鼠标右键菜单解压)。如果读者想节省磁盘空间，可用“rm WNT_Ubuntu.tar.gz”命令删除不需要的安装包；

(3)             输入“sh ns-ubuntu.sh”命令开始安装，会出现一些提示，直接按回车键即可。注意，在安装的过程中需要读者输入超级权限的密码，其与登录密码(用户设定)相同。等待一段时间后，即可完成NS2的安装，环境变量可自动配置(也可选择手动配置)完成；

(4)             输入“cd ..”命令退出WNT目录，然后输入“cpexperiment.tar.gz WNT/”，将仿真脚本拷贝到WNT中，并输入“cd WNT”进入WNT目录，利用命令“tar -zxvf experiment.tar.gz”解压experiment.tar.gz文件。

至此，NS2在Ubuntu 10.04中一键安装完成，为节省磁盘空间，在WNT目录中解压experiment.tar.gz文件后，可用命令“rm experiment.tar.gz”删除不必要的文件。需要注意，一键安装过程需要虚拟电脑已联网，否则无法正常安装。默认情况下，只要宿主电脑联网，虚拟主机即联网。安装完成后，需要重新启动终端，否则环境变量无法及时生效，造成“ns”命令无法找到。

4.4 基于WindowsXP/7和Cygwin的NS2环境

为便于不熟悉Ubuntu系统的读者使用，下面介绍在WindowsXP/7系统中利用Cygwin2.510.2.2(http://www.kuaipan.cn/file/id_252663636009418758.htm?source=1) /*如有变化，我们将在本电子资源包的说明文中及时更新*/搭建实验环境。有关最新的Cygwin，读者可根据本实验2.4节的简介下载。接下来介绍基于Windows XP/7和Cygwin的实验环境搭建，ns-allinone-2.34的简介和下载地址见本实验2.3节内容。

具体安装步骤如下：

(1)安装Cygwin。将“Cygwin2.510.2.2.rar”软件包解压，进入“Cygwin2.510.2.2”目录，然后以管理员身份运行Setup.exe(Windows XP系统直接双击即可)，如图1.31所示。紧接着，根据图1.32至图1.37所示步骤设置和安装Cygwin。

图1.31  管理员身份运行Setup.exe

 

图1.32  初始安装                           图1.33  安装来源

 

图1.34  安装目标                            图1.35  选择文件

 

图1.36  组件选择                            图1.37  安装进度

图1.37大约需要等待30分钟或更多，可完成安装。注意，首次安装完成后，在Cygwin目录下可能会缺少一个home目录，需要运行Cygwin软件生成。

(2)将Cygwin版本的WNT_Cygwin.tar.gz和experiment.tar.gz文件复制到“/home/<用户名>/”目录下，其中“<用户名>”与读者系统的当前用户名相同，图中示例用户名为“norbert”；

(3)双击图标，打开Cygwin，会出现如图1.38所示的界面，此时的路径为“/home/<用户名>/”目录；

图1.38  Cygwin运行界面

(4)输入“mkdir WNT”命令创建WNT文件夹，并用“cp WNT_Cygwin.tar.gz WNT/”命令将安装包复制到WNT目录中；

(5)输入“cd WNT”命令进入WNT目录，并用“tar -zxvf WNT_Cygwin.tar.gz”命令解压安装文件到WNT目录中(不能采用鼠标右键菜单解压)。注意，如果读者想节省磁盘空间，可用“rm WNT_Cygwin.tar.gz”命令删除不需要的安装包；

(6)输入“sh ns-cygwin.sh”命令开始安装，会出现一些提示，直接按回车键即可。等待一段时间后(不同性能的计算机会有不同)，即可完成NS2的安装，环境变量可自动配置(也可选择手动配置)完成(注意，配置过程中可能会询问是否重新/覆盖文件，请输入“y”并回车)。如果需要手动配置，可直接将ns-allinone-2.34下的bin目录中的全部文件复制和覆盖Cygwin的bin目录；

(7)输入“cd ..”命令退出WNT目录，然后输入“cp experiment.tar.gz WNT/”，将仿真脚本拷贝到WNT中，并输入“cd WNT”进入WNT目录，利用命令“tar -zxvf experiment.tar.gz”解压experiment.tar.gz文件。为了节省磁盘空间，在WNT目录中解压experiment.tar.gz文件后，可用命令“rm experiment.tar.gz”删除不必要的文件。

需要注意，Cygwin是以字符界面打开，如需运行nam动画，则需要输入“startxwin.bat”或“startxwin”命令，启动Xwindows图形界面。安装完成后，需重新启动Cygwin，否则“ns”命令可能无法找到。

5 结果分析与讨论

初学者在NS2的安装过程中可能会遇到一些问题，可在NS2的官方网站上寻找解决问题的方法，也可直接在google中检索相关的问题解决。如果还是存在问题，可以与我们进行交流，邮箱：[email protected]。

6 扩展与分析

本实验在Windows XP/ Windows 7中利用VirtualBox构建Ubuntu10.04的虚拟主机，并在其上搭建NS2实验环境，同时为了方便初学NS2的读者，本实验还给出了Windows 7中Cygwin上的实验环境搭建。感兴趣的读者还可在其他版本的Linux系统上进行环境搭建，以学习解决环境搭建过程中可能遇到的问题。

7 注意事项与资源

7.1  注意事项

(1)一键安装前务必将本手册提供的文件和代码放置在用户目录下，路径不能出现错误；

(2)一键安装后务必测试安装的正确性，测试方法为：在终端中输入ns，如果出现%，则安装正确，否则需要检查安装中出现的问题。

7.2  仿真资源

[1] The Network Simulator version 2,http://www.isi.edu/nsnam/ns/.

[2] ns (simulator),http://en.wikipedia.org/wiki/Ns_(simulator).

[3] NS2 使用說明手冊,http://hpds.ee.ncku.edu.tw/~smallko/ns2/ns2.htm.

[4] 金光. 网络技术实践教程. 电子工业出版社. 2009.