毕业设计（论文）-基于COMNET的网络仿真教学.doc

重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） i 摘摘 要要 随着计算机网络技术的日趋成熟，计算机的网络化应用已成为计算机发展 的必然趋势。在高校中，计算机网络课程也越来越重要。但是学习计算机网络 又比较相对抽象，计算机网络仿真软件的出现能很好的弥补这点。通过使用仿 真软件，学生能够构造，调整，理解计算机网络的性能，并加强他们对网络法 则的理解。网络仿真工具既给使用者节省了开支，还给其提供了提高网络设计， 综合能力的途径。这篇论文大体分成两部分：使用网络仿真软件 comnet iii 搭建实验系统的设计和教学视频的制作。 comnet iii 是一个专业网络通信仿真软件，可以搭建网络模型，控制模 型参数和网络工作量。comnet iii 同时可以仿真网络操作，提供衡量网络性 能的途径。comnet iii 对元素的参数进行设置，以符合现实世界的对象。学 生能够使用它来搭建和仿真局域网，广域网，或者多个不同网络之间的互联。 使用 comnet iii 进行网络仿真实验使理论课的内容更加便于理解，也使学生 能够观测到网络的运行。 使用 screenflash 录制的 comnet iii 实验系统教学视频软直观详细的指导 学生完成网络仿真实验，提供了使用仿真软件搭建网络模型快速入门的方法。 该视频全程记录每个实验详细的完成方法，实验参数设置，还加入了对重点步 骤的详细文字解说。 【关键词关键词】计算机网络 网络仿真软件 comnet iii 教学视频 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） ii abstract with the computer network technology more and more maturing, computer networking applications have become an inevitable trend in the development of the computers. so, in universities computer network courses are also becoming more and more important. but the study also compared the computer network is relatively abstract. computer network simulation software, there can be a very good point to make up for this. with networking simulation tools， students can construct， tune， and analyze network performance while reinforcing their understanding of networking theory. network simulation tools save money by offering the user a tool to enhance the design and integration of networks. this paper contains two parts ：a computer network simulation teaching system implemented by comnet iii， and lab system teaching video. comnet iii is a performance analysis tool for communications networks. it is used to model networks， their control algorithms， and workload. comnet iii then simulates the operation of the network and provides measures of network performance. the comnet iii objects parameters are easily adjusted to match the real-world object. students can use comnet iii to model and simulate lans， wans， and interconnections of various networks (internets). network simulations add a practical flavor to the course and enable students to observe the operation of an internet comprising dissimilar networks and protocols. used screenfllash，comnet iii lab system teaching video provides a particular and intuitionist way for student to complete all labs. the video records every detail of the all of five labs， building models， setting parameters. and there are particular descriptions in each pivotal step. 【key words】computer network networking simulator comnet iii teaching video 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） iii 目目 录录 前 言1 第一章 网络仿真概述2 第一节 计算机网络仿真软件在教学领域.2 一、网络仿真软件的发展及比较2 三、网络仿真软件在教学领域的应用4 四、网络仿真软件在教学领域实践中的注意问题4 第二节 本人主要工作5 第二章 背景知识简介6 第一节 计算机网络基础知识概要6 第二节 网络设计的步骤和原则7 一、网络设计的基本步骤7 二、网络设计的原则7 第三节 comnet iii 仿真软件的认识及应用8 第四节 comnet iii 主要网络元素含义及参数说明10 一、网络元素含义和设定10 三、网络仿真模型建模过程15 第五节 本章小结15 第三章 comnet iii 实验系统设计.16 第一节 实际问题分析16 第二节 总体设计16 第三节 详细设计17 一、实验一 comnet iii 仿真软件的认识及使用.17 二、实验二 lan 网络建模仿真及性能报告分析.20 三、实验三 广域网24 四、实验四 网络综合实验26 五、开放实验内容31 第四节 本章小结.35 第四章 实验系统教学视频软件制作36 第一节 录制工具简要说明.36 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） iv 第二节 教学视频软件制作过程.36 第三节 本章小结.38 结 论39 致 谢40 参考文献41 附 录42 一、英文原文:.42 二、英文翻译:.50 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 1 前前 言言 随着以网络为核心的信息时代的到来，计算机网络课程是现代信息类都需 要接触的一门课程。理解计算机网络体系结构的关键还是对高层代码的理解， 但是实际的高层代码因为太复杂而不是和作为普通的教学手段。comnet iii 网络仿真工具，他创造了被称作“搭积木的方法”通过利用图形用户界面接口 gui（由在真实网络中的实体抽象出的许多“模块”或对象组成） ，使用者能够 改变，定义，这些模块的属性或使用默认属性，参数，来更好的模拟实体的功 能。通过网络仿真软件 comnet iii 可以构架一个具有尽量简化的体系结构的 计算机网络，并让该网络运作起来，分析它的丢包率，利用率等网络指标，从 而可以给学生构造一个实实在在的网络协议印象。comnet iii 提供了一个完 整，视图的环境来对计算机网络建模和性能分析。他允许使用者在执行时与模 型交互，学生能够使用视图的方式实现交通，模型定义，使用现实网络元素模 拟真实的计算机网络，并实验课程中的概念。 本论文主要介绍的是使用 comnet iii 软件搭建的计算机网络仿真实验系 统，及制作其教学视频。通过五个渐进交叉的实验将使用 comnet iii 作为仿 真工具来实现计算机网络教学的方法展现出来 第一个实验是用来熟悉和训练学生使用这个工具下的不同菜单和窗口，以 及各个元素的含义和参数设定。 第二个实验是搭建简单的局域网，并初步使用报告分析网络。 第三个项目通过搭建广域网仿真稍复杂的网络。 第四个实验是给出现实中题目，让学生搭建有层次结构的网络。通过分析 性能报告，对网络进行选择和评价。 第五个实验是给出要求搭建模型， 帮助学生想象计算机网络中的概念是怎 样运用到现实世界中。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 2 第一章第一章 网络仿真概述网络仿真概述 第一节第一节 计算机网络仿真软件在教学领域计算机网络仿真软件在教学领域 计算机仿真是一种强有力的辅助教育工具，利用计算机仿真技术增加了学 生动手实践的机会，使传统教学更生动形象。计算机仿真技术在教学中的应用 改变了以往实验教学的被动性，学生通过自身与计算机仿真环境的相互作用来 获得知识和技能，充分挖掘实验的潜能，引入计算机仿真技术可以优化实践过 程，改善实践教学的环境。使用模拟器构建网络教学环境有以下几方面优点： （1）全新的模拟实验机理，使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信 度结果的特点。网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的； （2）使用范围广，既可以用于现有网络的优化和扩容，也可以用于新网络 的设计，而且特别适用于大中型网络的设计和优化； （3）初期应用成本不高，而且建好的网络模型可以延续使用，后期投资还 会不断下降1。 一、网络仿真软件的发展一、网络仿真软件的发展及比较及比较 在今天的信息技术时代，网络结构和规模日趋复杂庞大，表现在多种类型 的网络日益走向融合，业务种类增加，网络负载日益繁重，新的网络技术也层 出不穷，因此如何对现有网络进行优化设计和规划是个非常富有挑战性的课题。 在国外，网络仿真技术的研究和应用已经有十多年的历史。近年来网络仿 真软件生产厂商近年来纷纷把应用和开发重点转向网络规划和设计方面，将用 户由原来的研究开发人员转向网络规划和设计人员，网络仿真软件的使用和操 作相当复杂，因此国外网络仿真软件厂家正致力于简化软件界面和操作流程， 强化软件的项目应用能力，特别是加强了与网络管理软件厂商的合作，开发与 网管软件的接口，使得网络模型的建立逐步自动化，加快网络建模的速度。我 国的网络仿真技术的研究 1999 年刚刚起步，这主要有两个原因，一个是我国 数据网络的发展较晚，对网络仿真技术的需求相对不是十分迫切；另一个原因 是主流的网络仿真软件基本上产自美国，高端产品在 1998 年以前一直是对包 括中国在内的社会主义国家禁运。近年来，特别是 1998 年以来，我国数据网 络的迅猛发展和美国解除高端网络仿真软件出口的限制的，我国的网络仿真研 究和应用逐步起步1。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 3 几种常用的网络仿真软件的介绍： 1、opnet opnet 是 opnet technology 公司的产品主要面向专业人士。提供三层建 模机制。三层模型和实际的网络、设备、协议完全对应，全面反映了网络相关 特性。提供了齐全的基本模块，采用离散事件驱动的模拟机理和很和建模机制， 计算效率很大提高。opnet 具有丰富的统计量收集和分析功能。它可以直接收 集常用的各个网络层次的性能统计参数，能够方便地编制和输出仿真报告，但 是他是一款收费非常昂贵的软件，所以盗版猖獗，还有就是学习的难度较大， 更适合研究生水平课程。 2、network simulator ns22 ns 是一个由 uc berkeley 开发的用于仿真各种 ip 网络的为主的优秀的仿 真软件而且是一款免费的软件。该软件的开发最初是针对基于 unix 系统下的 网络设计和仿真而进行的。ns 的设计实现了使用两种程序设计语言，c+和 otcl。这两种程序设计语言都是面向对象的。c+程序模块的运行速度非常快， 但是它比较复杂。otcl 是脚本程序编写语言，是无强制类型的，比较简单，但 是它的运行速度和 c+的模块相比要慢很多。虽然 ns2 有我们需要的许多性质 功能，但是太过复杂的接口是我们不得不考虑深入使用的可能性；我们目前的 工作迫使我们找寻一个简单的软件。 3、comnet iii 3 comnet iii 由 caci 公司开发的。comnet iii 是面向目标的局域网和广 域网仿真器。适用于从简单局域网到复杂的企业级网络系统的性能分析和评估。 “comnet iii 提供了一个完整，视图的环境来对计算机网络建模和性能分析” 4。他允许使用者在执行时与模型交互，学生能够使用绘图的方式实现交通模 型定义，使用现实网络元素模拟真实的计算机网络，并且实验课程中的概念。 他的菜单非常简单易用，并且 comnet iii 饱含了全面彻底的参考手册和线上 技术支持。comnet iii 提供了网络逻辑对象的细节定义。一个对象的运行系 统中的 i/o 子系统，数据库都能使用该工具仿真。通过使用者描述网络的方法， 他的路由算法，工作量，comnet iii 能有仿真网络运行，并衡量网络模型的 性能。 “ comnet iii 他被设计成带有许多对象，这些对象的属性能够定义成与真 实计算机网络相一致。使用 comnet iii 你能够创造不同的网络结构，包括局 域网，广域网，包交换，atm，帧中继，等等，不仅如此，你还可以定义令牌 环路”5。使用者可以分离对象的报告或选择需要研究的报告。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 4 为了能够得到精确，贴近现实的模拟结果，comnet iii 使用离散事件仿 真模拟。这种分析方法可以改进以数学为基础的模型不能掌控的随机情况方法. 。不仅如此，这种分析方法模型也可以适应以数学原理。这种特性对产生路由 算法和路由表来控制网络上和实体间的的通信十分重要。 在这篇文章中，我们将要描述使用 comnet iii 实现计算机网络仿真教学 的方法。 三、网络仿真软件在教学领域的应用三、网络仿真软件在教学领域的应用 计算机仿真是一种强有力的辅助教育工具，利用计算机仿真技术增加了学 生动手实践的机会，使传统教学更生动形象。计算机仿真技术在教学中的应用 改变了以往实验教学的被动性，学生通过自身与计算机仿真环境的相互作用来 获得知识和技能，充分挖掘实验的潜能，引入计算机仿真技术可以优化实践过 程，改善实践教学的环境6。为此，我们构建了一个计算机网络仿真平台，不 仅可以演示底层协议的工作原理，通过自己修改协议参数来改进协议并进行验 证，还可以模拟网络拓扑和一些网络设备的工作方式。 考虑到学生对知识的理解能力和计算机网络概念具体化的渐进学习，结合 我们学生知识水平和实验室的硬件水平，我们依据实验目的设计了如下三种类 型的实验：验证性实验，设计性实验，开放性实验。 通过搭建网络模型由浅入深的学习，理解网络实体，实体间拓扑结构，和 协议控制的复杂联系。 下图1.1简单构造了“网络框架的仿真模型”7，通过网络仿真软件，学生 可以忽略细部具体实现方法，从更高参差上抽象出网络模型构架，以自顶向下 的方法学习实践对计算机网络的建模。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 5 图 1.1 网络构架的仿真模型 四、网络仿真软件在教学领域实践中的注意问题四、网络仿真软件在教学领域实践中的注意问题 虽然计算机网络仿真技术解决了计算机网络基础理论教学的难题，增强了 实践教学的力度，但不能完全依赖计算机仿真实验而取消真实实验。仿真实验 是虚拟的环境，它的处理是理想的而且缺少实物感，像路由器、交换机等网络 设备种类、型号非常多，各自的配置方式都有所不同，网络设备接口也是多种 多样，在仿真实验中学生是无法见到的。因此，在具体实施中，应该虚实结合， 有目的地让学生在真实环境中进行操作，让他们对相关设备或网络环境有亲身 体会，印象深刻。计算机仿真技术除了应用于计算机网络实践教学外，还可用 于其他课程。随着计算机技术、多媒体技术、网络技术及相关技术的高速发展， 计算机仿真技术在教育教学领域将有更广阔的应用4。 第第二节节 本人主要工作本人主要工作 本人的主要工作如下： （1）设计 comnet iii 网络仿真教学系统 （2）使用 comnet iii 软件实现教学系统中每个实验 （3）使用视频录制软件 screenflash 制作教学软件视频 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 6 第二章第二章 背景知识简介背景知识简介 第一节第一节 计算机网络基础知识概要计算机网络基础知识概要 本节所介绍的知识作为我们下面做实验的铺垫。 局域网（lan）的结构我们运用的主要有三种类型：以太网（ethernet） ieee 802.3csma/cd 访问方法及物理层规定，令牌总线(token bus）ieee 802.4令牌总线网介质访问控制及物理层规定，令牌环（token ring）ieee 802.5令牌环网访问方法及物理层规定等8。 lan 系统测试的主要指标：随着计算机网络技术的迅速发展，对网络系统 性能提出了更高的要求9，根据 lan 在 osi 模型中所处的位置，lan 系统的 性能指标主要由物理层和数据链路层的指标决定。在物理层，主要测试网络系 统链路的各项物理参数，如衰减、串扰、next、线路噪声等，这些参数的指 标要求是达到相应标准规定的要求；在链路层，则要测试网络的连通性、可达 性、帧传输效率和正确率、协议种类、帧碰撞率、流量等参数。根据这些测试 数据，可初步判断网络系统的协议有效性、网络系统的连通性、可靠性、匹配 性、健壮性、均衡性和一致性，并得到网络系统的性能基本情况。在 comnet 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 7 iii 中我们测试的是节点的利用率，信道的利用率，信息和数据包延迟情况，我 们主要根据这些指标来评判网络的性能。 交换式的以太网中会产生广播风暴，处于同一个网络的所有设备，位于同 一个广播域。也就是说，所有的广播信息会播发到网络的每一个端口，交换机、 网桥不能阻止广播信息的传播。因此同一时间只能有一个广播信息在网络中传 送。当网络上的设备越来越多，广播所占用的时间也会越来越多，多到一定程 度时，就会对网络上的正常信息传递产生影响，轻则造成传送信息延时，重则 造成网络设备从网络上断开，甚至造成整个网络的堵塞瘫痪，这就是广播风 暴。 彻底解决网络广播风暴，我们一般采用划分 vlan ，vlan 是建立在物 理网络基础上的一种逻辑子网，当网络中的不同 vlan 间进行相互通信时，这 时就需要增加路由设备， 要实现路由功能，既可采用路由器，也可采用三层交 换机来完成10。 以太网是广播网，使用 csma/cd(载波监听多路访问，冲突检测机制)控制 方法，“但是广播信道存在端到端地信道传输延时，这种传输延时越大载波侦 听节点不能检测到已经在网络中开始传送的节点的可能性就越大”，这样就会 产生两个或更多结点同时开传输，从而产生冲突（collision）11。 下面主要介绍的是物理设备特点及其在 osi 参考模型中所载层： 网桥（bridge）osi 2 层，连接多个使用相同协议的 lan；控制流量， 隔绝网络问题；连接多个使用不同媒质的 lan； 路由器 (router) osi 3 层，连接多个使用不同协议的 lan/wan；以太 网中分割冲突域，分割广播域；建立通信逻辑路径； 网关（gateway）osi 全 7 层，支持不同网络设备，系统，协议的通信； 将一种网络协议转换为另一种网络协议； 交换机 osi 2，3 层，分割冲突域，具有部分路由功能；将一种网络协 议转换为另一种网络协议。 第二节第二节 网络设计的步骤和原则网络设计的步骤和原则 一、网络设计的基本步骤一、网络设计的基本步骤 理解网络协议 了解 lan/wan 所用物理设备特性 网络设计、理解基本网络原则 评估影响网络设计的特性 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 8 我们在这里主要应用到是网络的设计以及用 comnet iii 对网络性能进行 评估。 二、网络设计的原则二、网络设计的原则 、实用性和经济性、实用性和经济性 系统建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则， 建设联合医院的网络系统。 、先进性和成熟性、先进性和成熟性 系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具 的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来 若干年内占主导地位，保证网络建设的领先地位，网络主干设备选用高带宽的、 千兆位及万兆位线速路由交换技术。 、可靠性和稳定性、可靠性和稳定性 在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性 能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性 和稳定性，达到最大的平均无故障时间。方案中涉及核心层设备，要求提供电 源备份，模块的热插拔维护。核心层设备的系统模块，如电源模块等均能 11 冗余备份。在网络结构设计中，也考虑了一定的冗余和负载均衡，保证网络高 可用性。 、安全性和保密性安全性和保密性 在系统设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离， 因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包 括系统安全机制、数据存取的权限控制等，如划分vlan、acl、port+ip+mac 绑定、mac地址绑定等。 、可扩展性和易维护性、可扩展性和易维护性 为了适应系统变化的要求，必须充分考虑以最简便的方法、最佳的投资， 实现系统的扩展和维护，建议全线采用可网管产品，提供堆叠、集群功能，降 低了人力资源的费用，提高网络的易用性、可管理性，扩充性，可维性。 、结构化设计、结构化设计 接入层接入层 连接各端末设备，做为网络智能安全接入和策略的边缘，我们在核心层和 汇聚层的设计中主要考虑的是网络性能和功能性要高，那么我们在接入层设计 上主张使用性能价格比高的设备。接入层是最终用户与网络的接口，应该提供 即插即用的特性，同时应该非常易于使用和维护。当然我们也应该考虑端口密 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 9 度的问题。 汇聚层汇聚层 汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。汇聚层设计为连接本 地的逻辑中心，需要较高的性能和比较丰富的功能。 核心层核心层 连接各汇聚设备或接入设备和服务器群设备提供路由管理、网络服务、 网络管理、数据高速交换、快速收敛和扩展性，完成高速转发12。 第三节第三节 comnetcomnet iiiiii 仿真软件的认识及应用仿真软件的认识及应用 comnet iii 是计算机通信网络性能分析的强大工具，基于对网络模型的 描述，网络路由控制算法和工作负载的描述，并提供网络性能评测报告。 comnet iii 不涉及编程，通过直观有效的图形界面，整合的单窗口操作平台 实现对网络模型的搭建，网络模型的仿真运行，性能评估报告的生成。 comnet iii 是由学校老师从国外带回来的，在使用这款软件的时候，计算机 系统时间要设置到 2002 年到 2004 年。comnet iii 的模型存储在扩展名为.c3 的文件当中。安装程序将案例模型放在同样名为 comnet iii 的路径下。一个 模型被执行之后，报告会被写进名为 stat1.rpt 的文件中去。运行 comnet iii，主界面如图 2.1 所示： 图 2.1 comnet iii 界面 菜单栏菜单栏 工具栏工具栏 工具图形栏工具图形栏 工作视图区工作视图区 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 10 一、工作视图区说明一、工作视图区说明 comnet iii 展现的所有模型定义，模型运行，结果展示都是在这里；所 有仿真的网络元素都陈列。当使用在屏幕上追踪消息传递（trace to screen）时， 会在工作视图区动态显示消息传递情况。 二、菜单栏说明二、菜单栏说明 file 菜单下拉可以对于网络模型进行新建，打开，保存等操作，edit 菜单 可以进行复制，粘帖等操作，define 栏中可以统一定义 node，link，protocol， 等，report 菜单可以定义报告名称以及报告中的某些性能指标进行有目的的进 行选择。除了在工具栏中选择网络元素外，也可以通过 library 下拉中的 bring to mode 进行添加各种网络元素。 三、工具图形栏说明三、工具图形栏说明(图图 2.2) 大部分对象的图标都在这里可以找到，特殊的可以在菜单栏中定义。 简单使用拖拽方式选取要使用的图标。 图 2.2 comnet iii 工具栏说明 第四节第四节 comnet iii 主要网络元素含义及参数说明主要网络元素含义及参数说明 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 11 一一 、网络元素含义和设定网络元素含义和设定 1、简要元素介绍、简要元素介绍 、node 节点代表硬件（计算机或路由器）comnet iii 有四个基本的节点类型： processing node，computer groups， network device，switch node。processing node 和 computer groups 这些节点可以产生或接收的流量，并能模型更为复杂 的应用处理器利用率和有关内部存储。processing node 能模型服务器，网关和 通信交换机。network device 能模型硬件用于路由流量，包括路由器，集线器和 交换机。switch node，仅用于路由流量，这个节点不能源或汇的流量。 、link 对于进行信息传输的节点的端口进行连通,有两种类型的链接模式可在 comnet iii：点对点连接（point-to-point link）用于只有两个节点，多路链接 是局域网或者两个以上节点的传播媒介。point-to-point link：用于两个节点间。 通常情况下，这些连接专用线，如串行线或专用线路连接，特别是在路由器之 间的广域或多跳网络。 他们也只有一种类型的连结，可以进行电路交换电话通 讯。多路链接协议 wan link：没有固定拓扑形状的连接，范围无限大，多用于 模拟虚链路的帧延迟。csma/cd link：局域网中多个节点相连，形成冲突域。 token pass link： 局域网中多个节点相连，形成令牌网13。 、traffic source 消息源（消息源（message source） 消息源是结合一个应用源的传输信息命令，用于模拟特定使用者或协议该 消息可连接 device， computer group 和 processing source。 响应源（响应源（response source） 响应源是结合一个应用源应答信息命令，用于模拟对信息的应答或者确认。 可连接 computer group，和 processing source。 会话源（会话源（session source） 会话源是结合一个应用源的设置命令，用于模拟会话中的多个信息，及时 信息或者虚电路中的信息。可连接 computer group 和 processing source。 、traffic source 调用源（调用源（call source） 调用源的来源用于建模的电路交换。指定的呼唤来源方面的要求到达时间， 期限，（通过路由级）的带宽要求。在 comnet iii 中电路交换业务和分组交 换能在同一个 simulation 中建模，但是电路交换模型只能用 c e.g., in an intranet and several extranets. we regard both intranets and extranets as vpns. in general, when we use the term vpn we will not be distinguishing between intranets and extranets. we wish to consider the case in which the backbone is owned and operated by one or more service providers (sps). the owners of the sites are the “customers“ of the sps. the policies that determine whether a particular collection of sites is a vpn are the policies of the customers. some customers will want the implementation of these policies to be entirely the responsibility of the sp. other customers may want to implement these policies themselves, or to share with the sp the responsibility for implementing these policies. in this document, we are primarily discussing mechanisms that may be used to implement these policies. the mechanisms we describe are general enough to allow these policies to be implemented either by the sp alone, or by a vpn customer together with the sp. most of the discussion is focused on the former case, however. the mechanisms discussed in this document allow the implementation of a wide range of policies. for example, within a given vpn, we can allow every site to have a direct route to every other site (“full mesh“), or we can restrict certain pairs of sites from having direct routes to each other (“partial mesh“). 1.2. edge devices we suppose that at each site, there are one or more customer edge (ce) devices, 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 45 each of which is attached via some sort of data link (e.g., ppp, atm, ethernet, frame relay, gre tunnel, etc.) to one or more provider edge (pe) routers. if a particular site has a single host, that host may be the ce device. if a particular site has a single subnet, that the ce device may be a switch. in general, the ce device can be expected to be a router, which we call the ce router. we will say that a pe router is attached to a particular vpn if it is attached to a ce device which is in that vpn. similarly, we will say that a pe router is attached to a particular site if it is attached to a ce device which is in that site. when the ce device is a router, it is a routing peer of the pe(s) to which it is attached, but is not a routing peer of ce routers at other sites. routers at different sites do not directly exchange routing information with each other; in fact, they do not even need to know of each other at all. as a consequence, very large vpns (i.e., vpns with a very large number of sites) are easily supported, while the routing strategy for each individual site is greatly simplified. it is important to maintain clear administrative boundaries between the sp and its customers. the pe and p routers should be administered solely by the sp, and the sps customers should not have any management access to it. the ce devices should be administered solely by the customer (unless the customer has contracted the management services out to the sp). 1.3. vpns with different routes to the same system although a site may be in multiple vpns, it is not necessarily the case that the route to a given system at that site should be the same in all the vpns. suppose, for example, we have an intranet consisting of sites a, b, and c, and an extranet consisting of a, b, c, and the “foreign“ site d. suppose that at site a there is a server, and we want clients from b, c, or d to be able to use that server. suppose also that at site b there is a firewall. we want all the traffic from site d to the server to pass through the firewall, so that traffic from the extranet can be access controlled. however, we dont want traffic from c to pass through the firewall on the way to the server, since this is intranet traffic. this means that it needs to be possible to set up two routes to the erver. one route, used by sites b and c, takes the traffic directly to site a. the second route, used by site d, takes the traffic instead to the firewall at site b. if the firewall allows the traffic to pass, it then appears to be traffic coming from site b, and follows the route to site a. 重庆邮电大学本科毕业设计（论文）重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 46 1.4. multiple forwarding tables in pes each pe router needs to maintain a number of separate forwarding tables. every site to which the pe is attached must be mapped to one of those forwarding tables. when a packet is received from a particular site, the forwarding table associated with that site is consulted in order to determine how to route the packet. the forwarding table associated with a particular site s is populated only with routes that lead to other sites which have at least one vpn in common with s. this prevents communication between sites which have no vpn in common, and it allows two vpns with no site in common to use address spaces that overlap with each other. 1.5 sp backbone routers the sps backbone consists of the pe routers, as well as other routers (p routers) which do not attach to ce devices. if every router in an sps backbone had to maintain routing information for all the vpns supported by the sp, this model would have severe scalability problems; the number of sites that could be supported would be limited by the amount of routing information that could be held in a single router. it is important to require therefore that the routing information about a particular vpn be present only in those pe routers which attach to that vpn. in particular, the p routers should not need to have any per-vpn routing information whatsoever. vpns may span multiple service providers. we assume though that when the path between pe routers crosses a boundary between sp networks, it does so via a private peering arrangement, at which there exists mutual trust between the two providers. in particular, each provider must trust the other to pass it only correct routing information, and to pass it labeled packets only if those packets have been labeled by trusted sources. we also assume that it is possible for label switched paths to cross the boundary b