網(wǎng)絡(luò)仿真概述

網(wǎng)絡(luò)仿真概述

高級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)助教：王國(guó)庫(kù)COCOGAR@BBSGKWANG@MAIL6/14/20231序6/14/20232計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)——自主計(jì)算機(jī)的互聯(lián) 把處于不同地理位置的、獨(dú)立的、自治的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)，稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念6/14/20233寬帶網(wǎng)關(guān)實(shí)驗(yàn)樓辦公樓家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器圖書館典型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施6/14/20234神奇的網(wǎng)絡(luò)60萬聯(lián)眾世界在線人數(shù)再創(chuàng)新高

騰訊QQ領(lǐng)跑中國(guó)即時(shí)通信 最高同時(shí)在線人數(shù)突破700萬《泡泡堂》最高同時(shí)在線人數(shù)突破70萬跨越國(guó)界的視頻電話6/14/20235神奇的網(wǎng)絡(luò)截至2003年12月31日，我國(guó)網(wǎng)民數(shù)量已攀升至7950萬6/14/20236貼近生活的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通訊智能家電無線網(wǎng)絡(luò) 聯(lián)想：閃連 IBM：Futureuserclient6/14/20237一些概念（一）x.25、ATM、FDDI、DDN、ISDN、ASDLEthernet、TokenRingTCP、IP、UDP、HTTP、、POP3、IMAP、SMTP、DNS、DHCP6/14/20238一些概念（二）RIP、BGP、OSPF、MPLSSWITCH、ROUTER、HUBFIREWALL、IDS、VPN、NATGSMGPRSCDMAPAS6/14/20239一些有趣的問題（一）出校IP和非出校IP有什么區(qū)別？科大有幾個(gè)出校接口？網(wǎng)絡(luò)通為什么可以選擇出校接口?為什么非出校IP可以直接連msn(windowsupdate,Nortonupdate)?為什么在外面不能訪問宿舍IP開啟服務(wù)?6/14/202310一些有趣的問題（二）什么叫NAT?什么叫端口映射？為什么UDP可以訪問內(nèi)網(wǎng)？什么叫FTP的被動(dòng)模式？為什么有的內(nèi)網(wǎng)IP用戶也可以設(shè)置校內(nèi)IP6/14/202311一些有趣的問題（三）為什么用modem上網(wǎng)的速度只有幾k？什么是DMZ，有什么作用？MAZEBT等的原理是什么？可不可以把你的IP設(shè)成?6/14/202312一些常用命令NetstatIpconfig/ifconfigRouteTracert/tracerouteArp6/14/202313內(nèi)容簡(jiǎn)介網(wǎng)絡(luò)仿真簡(jiǎn)介OPNET簡(jiǎn)介OPNET仿真實(shí)例OPNET仿真流程仿真中存在的困難6/14/202314傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法經(jīng)驗(yàn)、物理試驗(yàn)和理論計(jì)算 這種方式不容易抓住問題的要害，尤其是對(duì)復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)。6/14/202315需要引入新技術(shù)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)仿真作為一種新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)技術(shù)，以其獨(dú)有的方法為網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供客觀、可靠的定量依據(jù)，縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期，提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中決策的科學(xué)性，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資風(fēng)險(xiǎn)。網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)已經(jīng)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和開發(fā)中的主流技術(shù)。6/14/202316什么是網(wǎng)絡(luò)仿真？通常，網(wǎng)絡(luò)仿真都是在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造虛擬的環(huán)境來反映現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過數(shù)學(xué)方法和動(dòng)態(tài)蒙特卡羅方法來模擬現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)行為，從而它可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的可靠性和準(zhǔn)確性，明顯地降低網(wǎng)絡(luò)投資風(fēng)險(xiǎn)，減少不必要的投資浪費(fèi)。6/14/202317什么是網(wǎng)絡(luò)仿真？仿真對(duì)象——設(shè)計(jì)中的網(wǎng)絡(luò)或協(xié)議（尚不存在的或不完全存在的）仿真方法——數(shù)學(xué)建模（網(wǎng)絡(luò)建模和流量建模）技術(shù)核心——模擬實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的行為（協(xié)議、設(shè)備和鏈路參數(shù)）6/14/202318仿真結(jié)果——獲取特定的網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)（定量數(shù)據(jù)）仿真目的——通過對(duì)擬建網(wǎng)絡(luò)或擬建協(xié)議的預(yù)測(cè)，為設(shè)計(jì)提供定量依據(jù)，或驗(yàn)證、比較和完善設(shè)計(jì)方案什么是網(wǎng)絡(luò)仿真？6/14/202319網(wǎng)絡(luò)仿真原理網(wǎng)絡(luò)仿真是隨機(jī)離散事件仿真的一種。 按離散事件發(fā)生的先后順序?qū)κ录M(jìn)行排序，并通過事件發(fā)生時(shí)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的影響來模擬實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行特性的。隨機(jī)離散事件是系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因，它們是離散系統(tǒng)仿真中最基本的要素。

6/14/202320網(wǎng)絡(luò)仿真原理仿真過程中通常都有兩類實(shí)體:固定實(shí)體和流動(dòng)實(shí)體。

固定實(shí)體是仿真過程中始終存在的實(shí)體(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議)，用于接受或拒絕流動(dòng)實(shí)體(數(shù)據(jù)包)的進(jìn)入，對(duì)于進(jìn)入的流動(dòng)實(shí)體，需按照特定的邏輯或數(shù)學(xué)關(guān)系，對(duì)其做排隊(duì)、轉(zhuǎn)移、逗留或處理，從而使流動(dòng)實(shí)體按所需的要求在模型中流動(dòng)。6/14/202321網(wǎng)絡(luò)仿真原理流動(dòng)實(shí)體(數(shù)據(jù)包)是仿真所處理的對(duì)象，它服從一定的概率分布，從系統(tǒng)外部輸入系統(tǒng)，在仿真模型的框架結(jié)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)，每當(dāng)?shù)竭_(dá)或離開模型中某一固定實(shí)體時(shí)，就觸發(fā)各項(xiàng)離散事件。網(wǎng)絡(luò)仿真中,典型的固定實(shí)體包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議等,流動(dòng)實(shí)體指各種數(shù)據(jù)包等。6/14/202322為什么需要網(wǎng)絡(luò)仿真？網(wǎng)絡(luò)仿真是一個(gè)很有用的網(wǎng)絡(luò)研究工具,它以系統(tǒng)理論、形式化理論、隨機(jī)過程和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論、優(yōu)化理論為基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)階段,仿真方法可提供一個(gè)虛擬模型來預(yù)測(cè)并比較各種方案的性能運(yùn)行階段,通過對(duì)不同環(huán)境和工作負(fù)荷的分析和比較,來優(yōu)化系統(tǒng)的性能。6/14/202323為什么需要網(wǎng)絡(luò)仿真？在某些情況下,仿真是唯一可行的方法和技術(shù)。仿真方法的抽象化程度比數(shù)學(xué)分析方法低,耗費(fèi)的時(shí)間比測(cè)量技術(shù)少,其低成本和有效性是其他傳統(tǒng)方法不可替代的。隨著網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的日趨復(fù)雜,對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的需求必將越來越迫切,網(wǎng)絡(luò)仿真的應(yīng)用也將越來越廣泛,網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)已成為研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的工具。6/14/202324所以-->網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法的一般原則以理論計(jì)算和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)仿真手段為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供依據(jù)；利用網(wǎng)絡(luò)仿真手段對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和驗(yàn)證；如果可能的話，可以搭建小型實(shí)驗(yàn)網(wǎng)用物理實(shí)驗(yàn)方法對(duì)設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的驗(yàn)證。6/14/202325網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，目前應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)。包括 有線網(wǎng)絡(luò)仿真 地面無線通信系統(tǒng)仿真等 衛(wèi)星通信系統(tǒng)仿真可以對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行評(píng)估、配置錯(cuò)誤驗(yàn)證、優(yōu)化以及升級(jí)前的規(guī)劃，也可以對(duì)下一代網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。6/14/202326幾種主流的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件美國(guó)MIL3公司的OPNETpacketlevel,R&D,largescalenetwork,partnerwithHP 美國(guó)CACI公司的COMNET connectionlevel,middlescalenetwork,partnerwithCA6/14/202327幾種主流的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件美國(guó)UCBerkeleyns

TCPrelatednetworksimulation,R&D美國(guó)SES公司的Strategizer low-endsimulationtool6/14/202328網(wǎng)絡(luò)仿真簡(jiǎn)介OPNET簡(jiǎn)介OPNET仿真實(shí)例OPNET仿真流程仿真中需要克服的困難6/14/202329OPNET簡(jiǎn)介（一）OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件是目前世界上最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)仿真開發(fā)和應(yīng)用平臺(tái)之一。OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件是MIL3公司的產(chǎn)品,MIL3公司是由MIT(麻省理工學(xué)院)的幾位教師在1986年創(chuàng)建的,他們把在MIT的研究成果產(chǎn)品化,開發(fā)出了MIL3公司的第一個(gè)產(chǎn)品Modeler,并在隨后將其擴(kuò)充、完善為OPNET產(chǎn)品系列。6/14/202330OPNET簡(jiǎn)介（二）OPNET產(chǎn)品主要面向?qū)I(yè)人士，幫助客戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備和應(yīng)用的設(shè)計(jì)、建設(shè)、分析和管理。OPNET的產(chǎn)品主要針對(duì)三類客戶，分成四個(gè)系列。三類客戶是指：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和一般企業(yè)。四個(gè)系列產(chǎn)品核心包括：6/14/202331OPNET簡(jiǎn)介（三）●OPNETModeler 面向研發(fā)，其宗旨是為了加速網(wǎng)絡(luò)研發(fā)?！馡TGuru： 可以用于大中型企業(yè)，作智能化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、規(guī)劃和管理●SPGuru 面向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的智能化網(wǎng)絡(luò)管理軟件、規(guī)劃以及優(yōu)化的平臺(tái)?！馱DMGuru 面向光纖網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商，為其提供了管理WDM光纖網(wǎng)絡(luò)，并為測(cè)試產(chǎn)品提供了一個(gè)虛擬的光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。6/14/202332OPNET特點(diǎn)（一）OPNET能夠準(zhǔn)確的分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，在網(wǎng)絡(luò)模型中的任意位置都可以插入標(biāo)準(zhǔn)的或用戶指定的探頭，以采集數(shù)據(jù)和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過探頭得到的仿真輸出可以以圖形化顯示、數(shù)字方式觀察、或者輸出到第三方的軟件包去。此外，一系列仿真運(yùn)行的結(jié)果被自動(dòng)整理到一個(gè)單一的OPNET輸出文件中，以便于比較分析（比如相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的端對(duì)端延遲）。6/14/202333OPNET特點(diǎn)（二）豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)模塊 OPNET由廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)模塊有： x.25、ATM、FDDI、FrameRelay、Ethernet（10M、100M、

1000M）、TokenRing、TCP/IP、UDP、RIP、OSPF、LAPB、TP4、DQDB、HSSB、J1850、STB、CATV、

SNA、AMPS、VSAT、circuitswitching、client-sever等。6/14/202334OPNET特點(diǎn)（三）特殊模型庫(kù) 特殊模型庫(kù)是針對(duì)客戶的特殊需求或新的技術(shù)或某個(gè)廠商專有技術(shù)而提供的模型庫(kù)。目前，特殊模型庫(kù)包括下述幾種模型：IP多播模型基于電路交換模型多協(xié)議標(biāo)簽交換模型通用移動(dòng)電信系統(tǒng)模型私有網(wǎng)間接口模型6/14/202335OPNET特點(diǎn)（四）OPNET允許用戶使用FSM（有限狀態(tài)機(jī)）開發(fā)自己的協(xié)議，并提供了豐富的C語言庫(kù)函數(shù)。OPNET還提

供EMA（外部模塊訪問）接口，方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)。OPNET支持面向?qū)ο蟮恼{(diào)試。對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒐?jié)點(diǎn)/設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、過程邏輯（狀態(tài)機(jī)）、傳輸?shù)炔煌瑢哟蔚摹⒉煌愋偷哪Ｐ?，都有專門的、符合人們習(xí)慣的工具來進(jìn)行編輯和瀏覽。6/14/202336全球部分客戶

NetworkingTechnology3ComCorporation

AdvancedMicro

Devices

AlcatelAscom

BOEINGCableLabs

CiscoSystemsComsatE-Systems

EricssonForeSystemsFujitsuGECMarconi

GeneralInstrumentsGTE

HewlettPackard

HughesIBMIntel

ITTLockheedMartinLSILogicLucentTechnologiesMagnavoxMatsushitaMicrosoftMotorola

NECNETNewbridge

NokiaNortelOrbitalSciencesPhilipsQualcommRaytheonRockwellScientificAtlantaSiemensTelcordia

Teledesic

Telia

Tellabs

TexasInstruments

ThomsonToshibaTRW6/14/202337全球部分客戶

ServiceProvider/CarrierAirTouch

AmeritechAT&T

Belgacom

BellAtlantic

BellCanadaBellSouthBritishTelecomCable

andWirelessCompuserve

DeutscheTelecomEnronCommunicationsFranceTelecomITALTELSpA

Infonet

InmarsatIntelsat

KoreanTelecomMcCawCellularMCIWorldcom

NorwegianTelecomPacificBellSouthwesternBellSprintSWIFT

SwissTelecom

TelstraUSWestUUNETVodafone,Ltd

6/14/202338全球部分客戶

EnterpriseAerospatialeAbbottLabsAndersenConsultingBakerHughes

BOEING

CanadianSpaceAgencyChryslerCVSDaimlerBenDellComputers

Deloitte

&Touche

DHLDirectTVErnst&YoungFAAFederalReserveBankIBMInfoworl

InternalRevenueServiceNASA

NationalSemiconductorOracle

PriceWaterhouseCoopers

RRDonnellySAPSeattleTimesSchlumberge

6/14/202339目前在中國(guó)應(yīng)用的情況是：

大唐電信使用Modeler進(jìn)行第三代路由器的研發(fā)華為技術(shù)有限公司中興通訊摩托羅拉（中國(guó)）信息產(chǎn)業(yè)部電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸所中國(guó)電信廣東省郵電規(guī)劃研究院北京郵電大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)電子設(shè)備系統(tǒng)工程公司研究所國(guó)家郵電科學(xué)研究院LinkAir上海貝爾6/14/202340成功用戶名錄

6/14/202341OPNET軟件仿真特點(diǎn)

手工建模，半自動(dòng)建模的建模方法

層次化的建模機(jī)制 用基于事件列表的調(diào)度機(jī)制 基于數(shù)據(jù)包的通信機(jī)制 基于離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)制 豐富的統(tǒng)計(jì)量收集和分析功能

6/14/202342網(wǎng)絡(luò)層建模的兩種方法手工建模適用于新建網(wǎng)絡(luò)的建模;半自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建模適用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的建模;提供HPOpenviewNNM網(wǎng)管平臺(tái)接口;某些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的建模需要人工干預(yù);僅僅限于IP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要手工添加;設(shè)計(jì)中對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的部分需要手工添加.6/14/202343層次化建模機(jī)制計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)一般包括個(gè)方面的模型：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和通信行為。OPNET基于面向?qū)ο筌浖夹g(shù)將設(shè)計(jì)域分為網(wǎng)絡(luò)域、節(jié)點(diǎn)域和進(jìn)程域分別實(shí)現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點(diǎn)模型、進(jìn)程模型。6/14/202344層次化建模機(jī)制網(wǎng)絡(luò)域中完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜团渲媚Ｐ偷脑O(shè)計(jì)。 網(wǎng)絡(luò)模型支持無限多重的子網(wǎng)模型。節(jié)點(diǎn)域中完成網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流模型的設(shè)計(jì)。6/14/202345層次化建模機(jī)制進(jìn)程域完成網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)模型中每個(gè)模塊的進(jìn)程模型的設(shè)計(jì)。進(jìn)程模型通過Proto-C語言實(shí)現(xiàn)，它是一種基于有限狀態(tài)機(jī)(FSM)的語言。通過在不同狀態(tài)執(zhí)行不同的描述通信行為的程序來實(shí)現(xiàn)。6/14/202346基于數(shù)據(jù)包的通信機(jī)制通過仿真包在仿真OPNET模型中的傳遞來模擬實(shí)際物理網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的流動(dòng)和節(jié)點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部的處理過程。仿真包還可以用作模型中各個(gè)模塊之間控制接口信息的描述方法。6/14/202347基于數(shù)據(jù)包的通信機(jī)制在建模中，可以根據(jù)需要生成、編輯各種格式的包。利用DEBUG功能，可以察看任何特定的packet內(nèi)容。6/14/202348基于離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)制仿真中的各個(gè)模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。通過離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)制實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)程級(jí)通信的并發(fā)性和順序性，再加上事件發(fā)生時(shí)刻的任意性，決定了可以仿真計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)中的任何情況下的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和行為。與時(shí)間驅(qū)動(dòng)相比，離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)計(jì)算效率得到很大提高。6/14/202349豐富的統(tǒng)計(jì)量收集和分析功能可以直接收集常用的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次的性能統(tǒng)計(jì)參數(shù)，多種統(tǒng)計(jì)參數(shù)的采集和處理方法，還可以通過底層網(wǎng)絡(luò)模型編程，收集特殊的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)豐富的圖表顯示和編輯功能，模擬錯(cuò)誤提示和告警功能，6/14/202350小結(jié)網(wǎng)絡(luò)仿真是一種通過建立網(wǎng)絡(luò)模型來模擬實(shí)際網(wǎng)絡(luò)行為從而獲取網(wǎng)絡(luò)特定性能參數(shù)的一種仿真技術(shù)，主要用于為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供定量依據(jù)或者比較和驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。網(wǎng)絡(luò)仿真是一種經(jīng)濟(jì)、有效和不可替代的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和設(shè)計(jì)的輔助工具，利用網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，可以顯著地提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)效率、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資風(fēng)險(xiǎn)。6/14/202351小結(jié)OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件采用靈活的分層建模方法和便于細(xì)節(jié)模擬的基于包的模擬技術(shù)，離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)極大地提高了仿真計(jì)算效率，使其成為一個(gè)先進(jìn)的高端網(wǎng)絡(luò)仿真開發(fā)和應(yīng)用平臺(tái)。6/14/202352網(wǎng)絡(luò)仿真簡(jiǎn)介OPNET簡(jiǎn)介OPNET仿真實(shí)例OPNET仿真流程仿真中存在的困難6/14/202353OPNET編輯器項(xiàng)目編輯器（網(wǎng)絡(luò)層）節(jié)點(diǎn)編輯器（節(jié)點(diǎn)層）進(jìn)程編輯器（進(jìn)程層）鏈路編輯器包編輯器天線模式編輯器接口控制信息編輯器6/14/202354OPNET仿真實(shí)驗(yàn)

包交換網(wǎng)絡(luò)端到端時(shí)延的仿真 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（比較簡(jiǎn)單）

通過幾臺(tái)工作站連接到一個(gè)集線器上。 測(cè)量?jī)蓚€(gè)工作站之間的時(shí)延6/14/202355OPNET建模的過程確定模型需要解決的問題創(chuàng)建原始模型驗(yàn)證模型增強(qiáng)模型設(shè)置仿真參數(shù)以及條件，運(yùn)行仿真，查看并分析結(jié)果發(fā)布結(jié)果6/14/202356OPNET系統(tǒng)層面層次化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信鏈路地理布局設(shè)備的移動(dòng)性設(shè)備故障通信時(shí)延通信錯(cuò)誤資源管理和競(jìng)爭(zhēng)數(shù)據(jù)包和事務(wù)的產(chǎn)生數(shù)據(jù)包和事務(wù)的處理遠(yuǎn)程監(jiān)聽和控制中斷處理應(yīng)用行為建模普通信息存儲(chǔ)6/14/202357需要考慮的地方拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信鏈路集線器節(jié)點(diǎn)和工作站節(jié)點(diǎn)集線器進(jìn)程和工作節(jié)點(diǎn)進(jìn)程數(shù)據(jù)包6/14/202358拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6/14/202359通訊線路全雙工線路速度6/14/202360networktopologyandthephysical communicationmedium.thefunctionsofthedifferentnodetypes.Themethodtheprocessmodelusesto determinewhichpoint-to-pointtransmitter addressesaparticularperipheralnode.Theroleofperipheralnodes.6/14/202361communicationsmedium6/14/202362FunctionsofthedifferentnodetypesThepurposeofthemodelistosimulatepacketstravelingfromoneperipheralnodetoanotherperipheralnodethroughthepacketswitchinghubnode.Inthehubnode,youcanassumethatpackets

ontainingdestinationaddresseswillarriverandomlyonthefourincominglinksfromthefourperipheralnodes.6/14/202363FunctionsofthedifferentnodetypesThedestinationaddressisaninteger

valuespecifyingadestination peripheralnode.Thehubnodemustcontainaprocessmodelthatcanretrievetheincomingpackets,readthedestinationaddress,and

sendthepacketstotheappropriatepoint-to-pointtransmitter.6/14/202364TheroleofthehubnodemodelPacketstreamseachhaveauniqueindex.Theeasiestmethodistosetupadirectassociationbetweenthehubprocessoutgoingpacketstreamindicesandtheperipheraldestinationaddressvalues.adirectcorrespondencebetweendesignatingaddressesandpacketstreamindicesisappropriate.6/14/202365FunctionsofthedifferentnodetypesInsummary， thehubnodemodelwillconsistofapoint-to-point

transmitter/receiverpairforeachperipheralnode,andaprocessmodelusedtorelaypacketsfromareceivertotheappropriatetransmitter.6/14/202366hubnodemodel6/14/202367TheroleofperipheralnodesTheperipheralnodemodelmustgeneratepackets,assigndestinationaddresses,andprocessreceivedpackets.6/14/202368TheroleofperipheralnodesTheperipheralnodemodelwillcreatepackets.Itwillassigndestinationaddressestopacketsandsendthemtothenode’spoint-to-pointtransmitter.

6/14/202369TheroleofperipheralnodesUponreceivingapacket,theprocessmodelwillcalculatethepacket’send-to-enddelayandwritethevaluetoaglobalstatistic(aglobalstatisticisaccessibletomultipleprocessesthroughoutthesystem).6/14/202370peripheralnodes6/14/202371Flowchartforbuildingpacket

switchingnetwork6/14/202372Creatinganewpacketformat6/14/202373CreatingalinkmodelNowcreatealinkmodelthatwillconnectthehubandperipheralnodes.Thislinkmodelshouldbeduplex,andsupportthepacketformatyoujustdefined.6/14/202374CreatingthehubnodeNowthatyouhavedefinedapacketformatandlinkmodeltobeusedinthemodel,youcancreatethehubandperipheralnodes.Thisprocessrequirestwostepsforeachnodetype:definingthenodemodelanddefiningtheprocessmodel.

6/14/202375CreatingthehubnodeStartbydefiningthenodemodelforthehub.Thehubneedsfoursetsoftransmittersandreceiversforincomingandoutgoingpackets(onesetperperipheralnode),aswellasacentralprocessortodistributethepacketsappropriately.6/14/202376thehubnodemodel6/14/202377Thelistofstreamsconnectingtothehubmoduleappears.6/14/202378needtosetthechanneldatarateandsupportedpacketformatforeachreceiverandtransmitter:Configuringthehubnode6/14/202379Creatingthehubnode’sprocessmodelInthismodel,thehubreceivesapacketand,basedonthedestinationaddress,forwardsittothecorrecttransmitter,whichsendsittothedestinationnode.6/14/202380Creatingthehubnode’sprocessmodelInnodemodel,thehubprocessormoduleisconnectedtothetransmittersandreceiversviapacketstreams.Becauseeachpacketisassociatedwithaninterrupt,thehubprocessmodelreceivesaninterruptwheneverapacketarrivesfromareceiver.

6/14/202381hubprocessFSMBecausethisistheonlyexpectedtypeofinterrupt,thehubprocessFSM(FiniteStateMachine)canbedefinedusingtwostates:anunforcedidlestatetorestbetweenevents,andaforcedstatecontainingthecodeforprocessingpackets.6/14/202382thehubnode’sprocessmodel6/14/202383Programmingthehubnode’sprocessmodelEditHeaderBlock #definePK_ARRVL(op_intrpt_type()==OPC_INTRPT_STRM)EditTemporaryVariables Packet*pkptr; intdest_address;6/14/202384Programmingthehubnode’sprocessmodelroute_pkstate’senterexecutivesblock.

pkptr=op_pk_get(op_intrpt_strm()); op_pk_nfd_get(pkptr,“dest_address”,&dest_address); op_pk_send(pkptr,dest_address);6/14/2023856/14/202386CreatingtheperipheralnodemodelWhenaperipheralnodegeneratesapacket,itmustassignadestinationaddresstothepacket,thentransmitittothehub.Whenitreceivesapacket,thenodemustrecordthepacket’send-to-enddelay.6/14/202387CreatingtheperipheralnodemodelToaccomplishthesetasks,aperipheralnodemodelmustconsistofageneratormodule,aprocessormodule,andapoint-to-pointtransmitterandreceiver.6/14/202388theperipheralnodemodel6/14/202389Configuringthenodemodeltochangethedatarateandsupportedpacketformatsforthereceiverandtransmitter.dothissameoperationearlier,inthehubmodule.6/14/202390Creatingtheperipheralnode’sprocessmodelTheperipheralnode’sprocessmodelneedsfourstates:aninitialstate,andidlestate,astateforprocessingpackettobetransmitted,andastateforprocessingreceived

packets.6/14/202391theperipheralnode’sprocessmodel6/14/202392Creatingtheperipheralnode’sprocessmodelThexmtstatewillgenerateandassigndestinationaddressestopacketsastheyarrivefromagenerator.Packetswillthenbesentontothepoint-to-pointtransmitter.6/14/202393Creatingtheperipheralnode’sprocessmodelThercvstateisenteredwhenapacketarrives.Inthercvstate,theprocessmodelwilldeterminethepacket’send-to-enddelay,updatetheglobalstatistic,anddestroythepackets.6/14/202394Programmingtheperipheralnode’sprocessmodelheaderblock /*packetstreamdefinitions*/ #defineRCV_IN_STRM0 #defineSRC_IN_STRM1 #defineXMT_OUT_STRM06/14/202395transitionmacros #defineSRC_ARRVL(op_intrpt_type()==\ OPC_INTRPT_STRM&&op_intrpt_strm()==SRC_IN_STRM) #defineRCV_ARRVL(op_intrpt_type()==\ OPC_INTRPT_STRM&&op_intrpt_strm()==RCV_IN_STRM)6/14/202396Definethestateandtemporaryvariables:EditStateVariablesEditTemporaryVariables Packet*pkptr; doubleete_delay;6/14/202397DeclareGlobalStatisticsDeclareGlobalStatistics6/14/202398enterexecsfortheinitstate:

address_dist=op_dist_load("uniform_int",0,3); ete_gsh=op_stat_reg("ETEdelay", OPC_STAT_INDEX_NONE,OPC_STAT_GLOBAL);6/14/202399Intheenterexecforthexmtstate,

pkptr=op_pk_get(SRC_IN_STRM); op_pk_nfd_set(pkptr,"dest_address", (int)op_dist_outcome(address_dist));

op_pk_send(pkptr,XMT_OUT_STRM);6/14/2023100Thefirststatementobtainsapointertothepacketarrivingfromthegenerator.Thenextstatementsetsthevalueofthedest_addressfieldtothevaluereturnedbytheop_dist_outcome()procedure.op_dist_outcome()returnsarandomnumberaccordingtothedistributiongivenasanargument.Inthiscase,address_distisapointertotheuniformintegerdistributionloadedintheinitstate.Thelaststatementsendsthepackettotheoutputstream,whichisconnectedtothepoint-to-pointtransmitter.6/14/2023101Intheenterexecforthercvstate

pkptr=op_pk_get(RCV_IN_STRM); ete_delay=op_sim_time()- op_pk_creation_time_get(pkptr);

op_stat_write(ete_gsh,ete_delay); op_pk_destroy(pkptr);6/14/2023102Thefirststatementinthecodeobtainsapointertothepacketarrivingfromthepoint-to-pointreceiver.Thenextstatementcalculatestheend-to-enddelaybysubtractingthepacket'screationtimefromthecurrentsimulationtime.Thethirdstatement

writes

theend-to-enddelaytoaglobalstatistic,andthefourthstatementdestroysthepacket.6/14/2023103buildthenetwork6/14/2023104CheckLinkConsistency6/14/2023105Specifying,Collecting,andAnalyzingResults6/14/2023106Thetime-averagedgraphofutilizationforthislessonisshown

below.6/14/2023107Thegraphsforend-to-enddelayshouldresembletheonesbelow.6/14/20231086/14/20231096/14/20231106/14/20231116/14/2023112網(wǎng)絡(luò)仿真簡(jiǎn)介OPNET簡(jiǎn)介OPNET仿真實(shí)例OPNET仿真流程仿真中存在的困難6/14/2023113OPNET軟件的仿真流程6/14/2023114網(wǎng)絡(luò)仿真在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程1.收集和消化網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)文檔2.建立網(wǎng)元模型3.建立網(wǎng)絡(luò)模型4.建立網(wǎng)絡(luò)流量模型5.仿真設(shè)計(jì)和仿真計(jì)算6.結(jié)果分析并提交仿真報(bào)告6/14/2023115收集和消化網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)文檔 網(wǎng)絡(luò)仿真必須基于對(duì)仿真網(wǎng)絡(luò)的全面和深入的了解，主要包括以下幾個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)鏈路；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及其流量特性；6