网络协议模拟分析.doc

西 安 邮 电 大 学
(计算机学院)
课程设计报告
题 目： 网络协议模拟与分析
专业名称：
班 级：
学生姓名：
学号(8位）：
指导教师：
设计起止时间:2014年12月15日—2014年12月26日
网络协议分析与仿真课程设计报告
网络模拟
一、    课程设计目的
l 掌握网络模拟工具NS2的使用,学习基本的网络模拟方法.
二、    课程设计内容
l 协议模拟
Ø 工具：NS2，awk,shell，perl等；
Ø 要求：掌握NS2网络模拟的基本流程；
Ø 内容：NS2网络模拟基本流程
编写TCL脚本,搭建如下图所示的一个网络,共6个节点，其中2、3节点用做ftp服务器和客户端，4、5节点用做cbr流量的源和目的，而0、1节点用做转发设备。各节点间的链路属性见图。
模拟时间设为13秒钟，在0。1秒开始产生cbr流量，在1。0秒开发发送发ftp流量；8.0秒ftp流量结束，12.0秒cbr流量结束.编写脚本（可用shell,awk,或perl等)分析模拟日志文件，统计每0.5s内0、1节点间链路通过的分组数以及字节数.
三、 设计与实现过程
1.仿真脚本代码与详细注解
#Create a simulator object /创建模拟器对象
set ns [new Simulator] /模拟器对象赋值给变量ns
#Define different colors for data flows （for NAM）
$ns color 1 Red
＄ns color 2 Yellow /给NAM定义不同的数据流,颜色的选择比较随意，只要易于区分就可以
#Open the NAM trace file
set nf [open out。nam w］ /打开out.nam文件，一般都是在执行程序的时候自动生成的
$ns namtrace-all ＄nf
#Open the Trace file
set tf [open out。tr w］ /打开out。tr文件,也是自动生成的
$ns trace—all ＄tf
/两个文件主要都是用来记录封包传输过程的
＃Define a ’finish’ procedure /定义finish程序，在后面执行的时候会用到
proc finish ｛｝ ｛
global ns nf tf
$ns flush—trace
close $nf /关闭nam文件
close $tf /关闭trace 文件 (在后面调用的时候，是在程序结束的时候，所以前面生成的两个文件必须要关闭)
exec nam out。nam ＆ #以后台方式执行nam
exit 0
}
＃Create six nodes /创建六个节点 ，从n0到n5
set n0 ［＄ns node]
set n1 [$ns node］
set n2 [$ns node］
set n3 ［＄ns node]
set n4 ［＄ns node]
set n5 ［＄ns node]
＃Create links between the nodes /创建结点之间的链路，而链路的创建都是基于题目要求的基础之上
＄ns duplex-link ＄n0 $n2 1。5Mb 10ms DropTail
＄ns duplex-link ＄n0 ＄n4 1.5Mb 10ms DropTail
$ns duplex-link $n1 $n3 1。5Mb 10ms DropTail
＄ns duplex—link $n1 $n5 1.5Mb 10ms DropTail
＄ns duplex-link $n1 $n0 2Mb 20ms DropTail
#Give node position （for NAM） /根据题目图示要求，给NAM创建的节点位置如下
$ns duplex—link-op ＄n2 ＄n0 orient right-down
＄ns duplex-link-op ＄n4 ＄n0 orient right-up
$ns duplex-link—op $n0 ＄n1 orient right
＄ns duplex—link-op $n0 $n1 orient right
$ns duplex-link-op ＄n1 ＄n3 orient right-up
＄ns duplex-link-op ＄n1 $n5 orient right-down
#Set Queue Size of link （n0—n1) to 10 /设置n0到n1之间的列长度
$ns queue—limit ＄n1 $n0 10
＃Setup a TCP connection /建立TCP连接
set tcp [new Agent/TCP］
$tcp set class_ 2
$ns attach-agent ＄n2 $tcp
set sink ［new Agent/TCPSink］
$ns attach-agent $n3 ＄sink
$ns connect $tcp ＄sink
＄tcp set fid_ 1 /NAM中，TCP的连接用红色的数据流表示
#Setup a UDP connection /建立UDP连接
set udp ［new Agent/UDP]
$ns attach-agent ＄n4 ＄udp
set null [new Agent/Null]
$ns attach—agent ＄n3 $null
set null ［new Agent/Null］
＄ns attach—agent $n5 ＄null
＄ns connect ＄udp $null
$udp set fid_ 2 /NAM中，UDP的连接用黄色的数据流表示
//TCP与UDP的建立中，agent是一个代理，用来作为网络层的传输与接收
＃Setup a FTP over TCP connection /在TCP连接上建立FTP
set ftp ［new Application/FTP]
$ftp attach—agent ＄tcp
＄ftp set type_ FTP
#Setup a CBR over UDP connection /在UDP连接上建立CBR
set cbr ［new Application/Traffic/CBR］
$cbr attach-agent $udp
$cbr set type_ CBR
＄cbr set packet_size_ 1000
$cbr set rate_ 1mb
＄cbr set random_ false /设置了cbr流量的包类型，字节大小,以及传输速率
＃Schedule events for the CBR and FTP agents /设置FTP和CBR起止时间
＄ns at 0。1 ”$cbr start” /0.1秒产生cbr流量
＄ns at 1。0 ”＄ftp start” /1.0秒发送ftp流量
＄ns at 8。0 "$ftp stop” /8.0秒ftp流量结束
$ns at 12.0 "＄cbr stop" /12.0秒cbr流量结束
＃Call the finish procedure after 13 seconds of simulation time /13秒后调用前面写出的finish程序
$ns at 13.0 "finish"
＃Run the simulation /执行模拟器程序
$ns run
2。仿真过程示意（动画截图1个）
3。日志分析脚本设计（设计思路与代码、注解）
设计思路：
首先取出每行的时间（第二字段）、分组大小（第六字段）;
若时间大于当前的时间段,变量加1，开始统计下一时间段信息;
数组count1记录分组的数目
数组count2记录每个时间段通过的分组的总字节数
#!/usr/bin/perl
＃count the number of packets between node0 and node1 ，the interval is 0.5 seconds。
＄i=0； /定义变量i
@info; /定义三个数组
＠count1;
＠count2;
while（<>）｛ /读out.tr文件的内容
@info = split（/ +/,$_）； /以空格为分字符读取每一行的内容
$reason = $info[0］; /封包事件发生原因 （r代表封包被接收，+ 表示进入队列，- 表示离开队列）
＄time = ＄info[1］； /时间，表示流量传输的开始时间
＄src = $info［2]; /封包的起始节点
＄dst = ＄info［3]; /封包的终止节点
＄length = ＄info［5］； /包的字节长度
＃if($reason==’r’ && (＄src==0 ＆& $dst==1） ｜｜ ($src==1 && $dst==0)）｛
if（$reason=='r' ＆＆ (＄src==0 ＆& $dst==1） ｜| (＄src==1 ＆& $dst==0）)｛
/包被某个节点所接受，而且链路传输是在从0到1的链路上，判断语句
if($time 〉 ＄i*0。5)｛ /时间段超过0。5秒，执行下一行内容
＄i++；
}
$count1[＄i]++； /这个数组用于统计包的个数
＄count2[＄i］+=＄length; /这个数组用于统计字节数
｝
｝
printf(”intervals(s)\t\tpackets\t\tbytes\n"）; /显示语句，显示内容为：时间间隔，包,还有字节数
$i=1.0;
while（＄count1[＄i］）｛ /打印出来统计的信息
printf（"%4.1f～%4.1f\t\t$count1[＄i]\t\t$count2[＄i]\n"，（$i-1）＊0.5,＄i*0.5,）；
$i++;
｝ /显示统计出来的每个时间段的信息
4.分析结果展示（通过自绘图来说明）
Packers：
Bytes：
四、设计技巧及体会
1、对自己设计进行评价,指出合理和不足之处，提出改进的方案。
整体的设计, 实现了题目中的所示要求， 即模拟时间设为13秒钟,在0.1秒开始产生cbr流量,在1。0秒开发发送发ftp流量;8.0秒ftp流量结束,12.0秒cbr流量结束， 用两种不同的颜色定义了两种数据流, 在执行ns的脚本之后，可以通过视觉上的直观感受真实的网络协议模拟过程.两个脚本的编写，并非基于自身的能力水平,而是在通过网上查询资料以及在同学的指导下，才基本实现了实习内容,但是对部分脚本代码的理解有待于进一步提高。
2、在设计过程中的感受。
通过网络协议的模拟仿真,更加直观形象的观察到整个运行过程，但是基于自身的能力水平，需要进一步的理解每一步操作的原理，在学习的过程中，要不断探索，多询问,多理解,多请教，才能不断进步，进而提升自己，扬长避短，不断充实自己的专业基础知识。