ns-2与TCP拥塞模拟 之一 一个简单的示例说明基本要素



ns-2与TCP拥塞模拟 之一  一个简单的示例说明基本要素

ns是NetworkSimulator的英文缩写，又称网络仿真器。它是一款开放源代码的网络模拟软件，最初由加州大学伯克利分校（UC Berkeley）开发。ns-2是指ns version 2。

ns-2支持Windows、Linux、Unix、Mac及其他支持POSIX标准的操作系统。它主要支持的操作系统是Linux系统，目前几乎支持所有主流的Linux发行版本。

ns-2本质上是一个离散事件模拟器。它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动。

目前NS2可以用于仿真各种不同的IP网，已经实现的仿真有网络传输协议，如TCP和UDP；业务源流量产生器，如FTP、TELNET、Web CBR和VBR；路由队列管理机制，如Droptail、RED和CBQ；路由算法，如AODV、DSDV、DSR等无线路由协议。ns-2也实现了多播以及一些MAC子层协议。

 

1．示例1：一个简单的ns-2仿真

这个示例使用如图8.2所示的网络拓扑结构，包含了4个网络节点（n0，n1，n2，n3）。

各节点之间的带宽和延迟分别标注在图上，总体上来看，网络拓朴中的带宽瓶颈是在节点n2到节点n3之间，为1.7Mbps，延迟的时间为20ms。每个节点都采用DropTail的队列管理方式，且在节点n2到节点n3之间的最大队列长度为10个包。

在节点n0到n3之间定义一个FTP传输业务，该业务建立在TCP连接之上，因此在源端n0上使用TCP agent发送TCP包；目的端n3上定义一个TCPsinkagent来接收TCP包，产生ACK包并把接收的TCP包释放掉。

另外，在节点n1到n3之间定义一个固定传输速率的连接（Constant Bit Rate，CBR）。CBR应用建立在UDP传输之上，因此在n1上定义一个UDP agent来发送UDP包，由于收到的包只需要简单丢弃，因此在n3上使用Null agent接收并释放接收的包。CBR的传送速度为1Mbps，每一个包的大小为1KB。

CBR在0.1s开始传送，在4.5s结束传输；FTP在1.0s开始传送，在4.0s结束传输。

对应的Tcl脚本源码如下。代码中＃为注释符。

#示例1：一个简单的ns-2仿真

#产生一个仿真的对象

set ns [new Simulator]

 

#针对不同的数据流定义不同的颜色，这是要给nam-1用的

$ns color 1 Blue

$ns color 2 Red

 

#打开一个nam trace file

set nf [open out.nam w]

$ns namtrace-all $nf

 

#打开一个trace file，用来记录包传送的过程

set nd [open out.tr w]

$ns trace-all $nd

 

#定义一个结束的函数

proc finish {} {

       global ns nf nd

       $ns flush-trace

       close $nf

       close $nd

       #以后台执行的方式去执行nam

       exec nam out.nam &

       exit 0

}

 

#生成四个网络节点

set n0 [$nsnode]

set n1 [$nsnode]

set n2 [$nsnode]

set n3 [$nsnode]

 

#定义节点的连接方式

$nsduplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail

$nsduplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail

$nsduplex-link $n2 $n3 1.7Mb 20ms DropTail

 

#设定ns2到n3之间的队列长度为10个包

$nsqueue-limit $n2 $n3 10

 

#设定节点的位置，这个是要供给nam-1显示用的

$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-down

$ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up

$ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right

 

#观测n2到n3之间队列的变化，这是要给nam-1用的

$nsduplex-link-op $n2 $n3 queuePos 0.5

 

#建立一条TCP的连接

set tcp [newAgent/TCP]

#class_是一个在agent类中定义的整型变量。放在包头中的，用处是分类、着色

$tcp setclass_ 2

$nsattach-agent $n0 $tcp

set sink [newAgent/TCPSink]

$ns attach-agent $n3 $sink

$ns connect $tcp $sink

#在nam-1中，TCP连接以蓝色显示

$tcp set fid_ 1

 

#在TCP之上建立FTP应用

set ftp [new Application/FTP]

$ftp attach-agent $tcp

$ftp set type_ FTP

 

#建立一条UDP的连接

set udp [new Agent/UDP]

$ns attach-agent $n1 $udp

set null [new Agent/Null]

$ns attach-agent $n3 $null

$ns connect $udp $null

#在nam-1中，UDP连接以红色显示

$udp set fid_ 2

 

#在UDP之上建立CBR应用

set cbr [new Application/Traffic/CBR]

$cbr attach-agent $udp

$cbr set type_ CBR

$cbr set packet_size_ 1000

$cbr set rate_ 1mb

$cbr set random_ false

 

#设定FTP和CBR数据传输的开始、结束时间

$ns at 0.1 "$cbr start"

$ns at 1.0 "$ftp start"

$ns at 4.0 "$ftp stop"

$ns at 4.5 "$cbr stop"

 

#结束TCP的连接

$ns at 4.5 "$ns detach-agent $n0 $tcp ;

$ns detach-agent $n3 $sink"

 

#在仿真环境中，5s后调用结束函数finish函数

#（说明：这是模拟环境中的5s，并不是真正的时间）

$ns at 5.0 "finish"

 

#执行仿真

$ns run

上述脚本可以通过输入命令“ns <tclscript>”来进行仿真，其中<tclscript>是Tcl脚本文件名。仿真结束后，除了控制台的输出外，模拟器还会产生一些记录文件。例如，上述示例脚本会生成两个文件：一个是供nam-1使用的out.nam文件，一个是记录了封包传送仿真过程中所有的事件的out.tr文件。

仿真结束后，如果正常调用nam-1的话，会动画显示仿真效果，如图所示。