基于ns2洪协议的仿真实现

基于ns2洪协议的仿真实现内容摘要：

应用已经悄然开始。 移动通信和 Inte 以其市场潜力最大、应用领域最广、吸纳用户最多而成为两大支柱产业。 全球移动用户已超过 l4亿，我国移动用户已 跃居全球第一，预计至 2020年底用户数将达到 6亿；全球互联网用户已超过 9． 65亿，我国互联网用户突破 9450万，仅次于美国和日本，居世界第三。 目前两网用户仍显高速增长趋势。 到 2020年全球移动互联网用户达 7300万， 2020年后，移动互联网用户将占移动用户的 50％。 由此可见，巨大的市场需求，是 Mobile IP 技术发展的第一动力。 移动通信技术发展的目标是实现宽带化、智能化、个人化。 使无线语音、数据、图像、多媒体信息，网上娱乐等能够在一个统一的网络平台上高速接入。 IP技术向无线技术领域发展的 3个目标如下。 （ 1）允许用户从专有网络 (以太网、无线 LAN等 )到公共网络的无缝漫游，这样的漫游需要利用一些标准，如 Mobile IP。 东华 机密 第 11 页 20201217 理 工 学 院 毕 业 设 计 ( 论文 ) 第一章 Mobile IP 概述 8 （ 2）简化通过个人区域网络 (PAN)技术 (如蓝牙技术 )实现的移动计算机与无线设备之间的连接。 （ 3） IP语音，当地面网络开始利用 IP协议传送语音和多媒体信息时， IP语音通信延伸到无线设备显得非常重要。 IP协议对底层承载技术有广泛的适应性， IP核心网络由数年前的软件路由器加窄带中继发展到吉比特甚至太比特 IP路由交换机加宽带传输网络。 3G 时期 Mobile IP 的应用将显示出独特 魅力移动通信技术正由第二代向第三代平滑过渡，目前处于 时期，在这一时期， Mobile IP 技术虽以轻盈的步伐登场，但它的应用尚属起步阶段， Mobile IP 首先在企业网中得到应用，因为企业网中划分有许多不同的子网，在不同的子网间漫游是经常发生的事，所以 Mobile IP 大有用武之地。 在更大的区域或不同的 ISP之间实现 Mobile IP ，正是 Mobile IP 发展的方向，移动数据网制式的不同，提供的移动性解决方案也不同，它们之间都是不兼容的，这对 Mobile IP 的实现是不利的， 因而需要一种统一的移动性管理方案，以方便网络之间的互通，实现真正的网络之间的无缝漫游。 进入 3G 时期，随着制约因素的逐步消除， Mobile IP 的应用会越来越广泛， 3G时期主要特性有 3个，其一就是可以使用同一部手机实现全球漫游，使任意时间、任意地点、任何人之间的交流成为可能；其二是具有高速传输速率，在静止或步行情况下，数据传输速率能达到 2Mbit／ s，在车速情况下，数据传输速率达 384kbit／ s；其三就是能提供各项标准的通信业务。 移动通信技术的更新换代，将产生多方面的改进。 （ 1）网络的改进：第三代 移动通信的核心网络采用宽带 IP网，第三代移动通信的发展是在通信网络全面向宽带 IP网络发展的大背景下进行的。 承载着从实时语音、视频到 Web浏览、电子商务等多种业务，成为电信的多业务统一网络。 第三代移动通信网络开发了一个开放的无线数据接入平台。 该平台可以为任何的设备 (如 PDA、笔记本电脑等 )提供 IP和数据服务，为 Mobile IP 的发展与应用带来了广阔的前景。 （ 2）交换模式的改进：第三代移动通信的核心网络交换模式最突出变化就是由电路交换为主转向分组交换，第三代移动通信的核心网络由分组交换机 SGSN和 GGSN组成。 （ 3）传输速率的改进：在第三代移动通信系统中，要求移动通信系统能够达到的数据传输能力为高速移动来进行传输， Mobile IP 提供了一种有效的、可扩展的机制来解决因特网内的节点移动性问题，即利用 Mobile IP 技术可以在移动的过程中不用重新启动计算机，无需重新配置系统，就可以随时随地接入因特网，甚至不要中断当前的通信连接，这也正是 Mobile IP 的优势所在。 Mobile IP 作为移动互联网的基础技术，必将大显身手。 可以预计，随着 3G 技术的发展， Mobile IP 的功能将得到充分发 挥，移动互联网和 Mobile IP 技术，将在 3G 时代竞合共赢。 Mobile IP 技术集成了移动通信网络和 IP通信网络的优势，将开创通信产业发展东华 机密 第 12 页 20201217 理 工 学 院 毕 业 设 计 ( 论文 ) 第一章 Mobile IP 概述 9 的新纪元。 未来的 3G 及 4G 时代，在一个统一的 IP通信网络平台传输语音、数据、视频、图像、消息等为大势所趋。 而移动终端所能提供的“ Information anytime，anywhere； Inter in your pocket”将使互联网的作用发挥到极点；两者的结合将创造难以估计的产业机会和商业前景。 以移动通信网络和 IP信息业务为主题的信息化社会，将深远地影响到整个社会、经济和人们日常工作和生活的方方面面，为人类的工作、生活带来丰富色彩。 Mobile IP 在移动网络中的问题综述 Mobile IP 作为一种新颖技术，仍存在一些不足之处，如 MN 至 Inter 的链路通常是无线链路，与传统的有线网络相比，其带宽低，误码率高；由于采用 IP隧道封装技术，使得封装后的数据包大于原路由数据包；必须事先知道隧道的出口节点能解除封装，取出原始数据包，否则 IP隧道封装技术无法使用；目前 Inter 上的大多数设备和 ISP不支持 Mobile IP 业务；现有方案讨论的都是基于跨子网的移动，至于实现子网内的移动，则涉及蜂窝 IP的问题。 另外，未来网络将会把各类业务集合到一个公共网络上，目前，后 3G体系结构尚未形成统一的标准，但根据基本设想，它是基于全 IP 结构的，是可以在多种接入方式 (如 M AN ET、 Bluetooth、 WLAN等 )中灵活切换的多网络融合系统。 虽然将 IPv6 引入 3G 网络可以解决诸多问题，但要把 IPv6 全方位引入还需要解决机制上的很多问题。 Mobile IP 网络在移动通信领域的成熟还有漫长的道路要走。 第二章 NS 与网络模拟概述 10 第 二 章 NS 与网络模拟概述 认识 NS 以及 NS 的历史 NS 是“网络模拟器”，也有人习惯称之为“网络仿真器”。 根据国际标准化组织（ ISO）标准中《数据处理词汇》部分的名词解释，“模拟”（ Simulation）与“仿真”（ Emulation）两词的含义分别为：“模拟”，即选取一个物理的或抽象的系统的默写行为特征，用另一系统来表示他们的过程；“仿真”，即用另一数据处理系统，主要是硬件来全部或部分地模仿某一数据处理系统，以至于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。 NS起源于早在 1989 年的 REAL 网络模拟器。 在过去的几年中， NS 发生了实质性的演进。 1995 年， NS 的开发获得了 DARPA 的支持，通过 VINT 项目，由 LBL、 Xerox PARC、UCB和 USC/ISI 合作进行。 目前 NS 的开发有 DARPA 的 SAMAN 项目和 NSF 的 CONSER 项目的支持。 NS 具有开放性的结构和良好的可扩充性。 NS 已经从其他研究者那里吸收了丰富的模块，包括 UCB Daedelus 和 CMU Monarch 计划以及 SUN 微系统公司获得的无线代码。 REAL 模拟器起先是为了研究分组交换数据网络中 的流量控制和拥塞方案的动态性。 他提供给用户的一种方法来描述这些网络并观察他们的行为。 在 NS1改进的基础上， UC Berkeley 发布了 NS版本 2。 NS2相对 NS1来说有了重大的改变。 比如 NS2重新定义了对象结构，使用 MIT 的面向对象的 Tcl（ Otcl）代替了 Tcl 作为模拟配置的接口， Otcl 解释器的接口代码和主模拟器分离等。 NS2 经历了不断的改进，已经发布了更多的更新的版本，现在已经出现了（ ）。 目前 NS 还在发展，还不是一个完善的产品。 虽然 NS 所包含的构件库已经相当丰富，但是不可能包 括所有特定用户所需要的模块。 而且，软件中的 bug 还在不断的发现和改正。 NS 还在不断的继续发展。 NS 基础原理概述 （ 1）离散事件模拟器 NS 是一个离散型事件模拟器。 简单的说，事件规定了系统状态的改变，状态的修改仅在是发生时进行。 在一个网络模拟器中，典型的事件包括了系统的改变，状态的修改仅在事件发生时进行。 在一个网络模拟器中，典型包括事件到达，时钟超时等。 模拟时钟推进有时间发生量确定。 模拟处理过程的速率不直接对应这实际时间。 （ 2）丰富的构件库 NS 针对网络模拟， NS 已经做了大量的模型化工作。 NS 对网络系统中一些通用的网络实体已经进行建摸。 相对于一般的离散型的模拟器来说， NS 的优势就在于它有非常丰富的构件库，而且这些对象易于组合，易于扩展。 用户可以利用这些已有的对象，进行少量的扩展，组合出所要研究的网络系统模型，然后进行模拟，图。 （ 3）分裂对象模型 NS 一般都有相关的两个类来实现的，一个在 C++中实现，一个在 Otcl 中。 这种 第二章 NS 与网络模拟概述 11 方式被称为分裂对象模型。 构件的主要功能通常在 C++中实现。 Otcl 中类主要提供C++对象面向用户的接口。 用户可以通过 Otcl来访问对应的 C++对象成员变量和函数。 C++对象和 Otcl 对象之间通过 TclCL 的机制来关联的。 这样使 NS 模拟性能更强更灵活。 一方面， C++是高效的编译执行语言，使用 C++实现功能的模拟，可以使模拟过程执行获得较好的性能。 另一方面， Otcl 是解释执行的，用 Otcl 进行模拟配置，可以在不必重新编译的情况下随意修改模拟参数和模拟过程，提高了模拟的效率。 同时这种分裂对象模拟增强了构件库的可扩展性和可组合性。 NS 中所体现的这些先进的设计思想使得 NS成为了一种实用的网络模拟器。 图 NS事件构件库 NS 相关工具详解 （ 1） Gawk 概述 Awk 是一种程序语言 ,对于资料的处理具有很强的功能 ,可以使用很短的代码轻易地完成对文档案做修改、分析、提取和比较等处理。 Awk名称的由来是由它的原始设计者的姓氏的第一个字母命名： Alfred , Peter , Brian。 Awk 最初在 1977 年完成。 Gawk 是 GNU 所开发的 awk ，最初在 1986年完成，之后不断的被改进、更新。 Gawk 包括 awk 所有功能。 Gawk 的重要功能是针对文件的每一行（ line）搜索指定的模式（ patterns）当一行里有 符合指定的模式（ patterns）时， gawk 就会在此一行执行指定的动作（ actions）。 Gawk 采用这种方式依次处理输入档案的每一行，直到输入文件结束。 Gawk 程序是由很多的 pattern 与 action 所组成， action 写在大括号 {}里面，一个 pattern 后面就跟着一个 action。 整个 gawk 程序会像下面的样子： Pattern （ action） Gawk 对于文件的处理具有很强的功能。 它能够以很短的程序完成想要做的事， 第二章 NS 与网络模拟概述 12 甚至一或两行的程序就能完成指定的工作。 同样的一件工作，用 gawk 程序来写会 比其他程序简单的很多，也短很多。 在 NS 的模拟结果分析中，经常用到 gawk 来进行数据分析和统计。 Gawk 程序的具体使用方法，本文会在后面实例应用举例中详细介绍。 （ 2）绘图工具 gnuplot Gnuplot 是一个命令驱动的交互式画图软件， gnuplot 的功能就是把数据资料和数学函数转换成容易观察的平面或立体的图形，帮助研究者进行数据分析。 它最适合在科学研究的过程中，帮助研究人员完成数据资料绘制与理论模拟比较等机械花的工作，来加速研究的进行，这也正是我们在这里讲解 gnuplot 的原因 Gnuplot 中最重要的命令就是绘制指令 plot 和 splot 了，其中 plot 是绘制二维图形， splot 是绘制三维图形。 毕竟绘制三维图形在大多数研究工作中比较少的用到，所以我们主要介绍 plot。 Plot 有两种绘图方式：一种是绘制函数，另一种是从数据文件中读入数据并进行绘制。 这两种方式可以结合在一起使用。 （ 3） Nam 基本介绍 Nam 是 Network Animaater 的缩写，经常与 NS 模拟器配合使用，通过动画演示来向人们展示网络运行状况。 是基于 Tcl/TK 的动画显示工具， Nam 最初在 1990 年由Steven McCanne 开发，用于在网络研究中利用动画演示包的传输过程。 日前 Nam 主要由 ISI 组织进行开发和维护。 图 为 Nam 界面。 Nam 工具的具体使用方法，本文会在后面实例应用举例中详细介绍。 （ 4） Xgr。