（通信与信息系统专业论文）通信网络的opnet建模与分析.pdf

垒! ! 塾堕g ! 坚型! 些g 堕! 竺竺! ! 塑堂! 塑塑! 塑墅型竺q 堕堕 a b s t r a c t t h ec o n t e x to ft h i sr e s e a r c hi st oa n a l y z ea n dm o d e lc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ku s i n g o p n e t t h em o d e l sa r eu s e dt os t u d yh o wt h ep e r f o r m a n c eo ft h en e t w o r ki sa f f e c t e db y t h ed i f f e r e n td e s i g nd e c i s i o n st h a ta r cm a d et ou p g r a d et h en e t w o r k a n de f f e c tt h ed i f f e r e n t n e t w o r kc o n f i g u r a t i o n so nd i f f e r e n tp r o t o c o l s t h i sr e s e a r c hh e l p sm et oc h e e kt h ee n t i r e n e t w o r k , d i a g n o s i n gd e v i c em i s c o n f i g u r a t i o n s ，e r r o r s ，p o l i c yv i o l a t i o n s ，a n di n e f f i c i e n c i e s t ou n d e r s t a n dp o w e r f u lm o d e l i n gp l a t f o r ma n da l s oi n h e r e n tu n d e r s t a n d i n go f t o p e l o g ya n d r o u t i n gt od e t e c tn e t w o r k - l e v e li s s u e s 1 1 1 el i m i t a t i o n so ft h i ss t u d yi ss t r i c tt oe t i l e m e t a n a l y z i n g , t c pa n a l y z i n g ，o s p fa n a l y z i n ga n dq u e u i n gp o l i c i e s s u b j e c t si n c l u d e da r e ： c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n a l y z i n ga n dm o d e l i n gb a s e do no p n e t b a s i cm e t h o do f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n a l y z i n g m e e h a n i s mo f n e t w o r km o d e l i n g s y s t e mm o d e l i n go f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k o p n e t m o d e l i n ga n da n a l y z i n g s i m u l a t i v ee x p e r i m e n ta n da n a l y z i n go f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r km o d e l i n gb a s e d o n o p n e t k e y w o r d s ：e t h e m e ta n a l y z i n g ，t c pa n a l y z i n g ，o s p fa n a l y z i n g ，q u e u i n gp o l i c i e s ，d e v i c e f a i l u r e ，l o a dc h a n g e ，r o u t ec h a n g ea n dl i n ko v e r l o a d i n g m o t i v a t i o n i n d u s t r ys t u d i e sh a v er e p e a t e d l ys h o w nt h a tc o n f i g u r a t i o ne r r o r sa r eam a j o rs o u r c eo f n e t w o r kd o w n t i m e ，d e g r a d e dp e r f o r m a n c e ，a n dg a p si nn e t w o r ks e c u r i t y m a i n t a i n i n g n e t w o r ki n t e g r i t ya n ds e c u r i t yi si m p e r a t i v ef o re n s u r i n gq u a l i t ys e r v i c e ，d e m o n s t r a t i n g r e g u l a t o r yc o m p l i a n c e ，a n dm i t i g a t i n gr i s k s h o w e v e r , t h es h e e rn u m b e ra n dd i v e r s i t yo f d e v i c e si nt h en e t w o r km a k et h et a s ko fi d e n t i f y i n gp r o b l e mc o n f i g u r a t i o n si n t r a c t a b l e t h e s ep r o b l e m sm a d em et os t u d yo nt h ea b o v et o p i c a c k n o w l e d g e m e n t f i r s t , 1w o u l dl i k et ot h a n km yt h e s i sa d v i s o rp r o f c h e n w e ia tw u h a nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y f o rk e e p i n gm y t h e s i so nt r a c ka n df o rp r o v i d i n gm ew i t l lm a n yv a l u a b l e i d e a sa n di n s i g h t s ia p p r e c i a t et h es u p p o r to f t h es t a f fi nu n i v e r s i t y ，w h om a d ew o r k i n g w i t ht h i st h e s i sf u n f i n a l l y ，1w o u l dl i k et ot h a n km yf a m i l ya n df r i e n d sw h oa l w a y s b e l i e v e si nm e ，a n da s p e c i a lt h a n k st oy o uw h os h o w si n t e r e s ti nr e a d i n gt h i sr e p o r t t h a n ky o ua 1 1 a n a l y ，z i n g a ，n d m o d e 1 。i n g o f 、c o m m u n ，i c a t i o n n e t w o r k s b a s e d o no p n e t 。 a b s t r a c t t h ec o n t e x to ft h i sr e s e a r c hi st oa n a l y z ea n dm o d e lc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ku s i n g o p n e t t h em o d e l sa r eu s e dt os t u d yh o wt h ep e r f o r m a n c eo ft h en e t w o r ki sa f f e c t e db y t h ed i f f e r e n td e s i g nd e c i s i o n st h a ta r em a d et ou p g r a d et h en e t w o r k a n de f f e c tt h ed i f f e r e n t n e t w o r kc o n f i g u r a t i o n so nd i f f e r e n tp r o t o c o l s t h i sr e s e a r c hh e l p sm et oc h e c kt h ee n t i r e n e t w o r k ，d i a g n o s i n gd e v i c em i s c o n f i g u r a t i o n s ，e r r o r s ，p o l i c yv i o l a t i o n s ，a n di n e f f i c i e n c i e s t ou n d e r s t a n dp o w e r f u lm o d e l i n gp l a t f o r ma n da l s oi n h e r e n tu n d e r s t a n d i n go f t o p o l o g ya n d r o u t i n gt od e t e c tn e t w o r k - l e v e li s s u e s t h e1 i m i t a t i o n so ft h i ss t u d yi s s t r i c tt oe t h e r n e t a n a l y z i n g ，t c pa n a l y z i n g ，o s p fa n a l y z i n g a n dq u e u i n gp o l i c i e s s u b j e c t si n c l u d e da r e - c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n a l y z i n ga n dm o d e l i n gb a s e do no p n e t b a s i cm e t h o do f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n a l y z i n g m e c h a n i s mo f n e t w o r km o d e l i n g s y s t e mm o d e l i n go f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k o p n e t m o d e l i n ga n da n a l y z i n g s i m u l a t i v ee x p e r i m e n ta n da n a l y z i n go f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r km o d e l i n gb a s e d o n o p n e t k e y w o r d s ：e t h e r n e ta n a l y z i n g ，t c pa n a l y z i n g ，o s p fa n a l y z i n g ，q u e u i n gp o l i c i e s ，d e v i c e f a i l u r e ，l o a dc h a n g e ，r o u t ec h a n g ea n dl i n ko v e r l o a d i n g m o t i v a f i o n i n d u s t r ys t u d i e sh a v er e p e a t e d l ys h o w nt h a tc o n f i g u r a t i o ne r r o r s a r eam a j o rs o u r c eo f n e t w o r kd o w n t i m e ，d e g r a d e dp e r f o r m a n c e ，a n dg a p si nn e t w o r ks e c u r i t y m a i n t a i n i n g n e t w o r ki n t e g r i t ya n ds e c u r i t yi si m p e r a t i v ef o re n s u r i n gq u a l i t ys e r v i c e ，d e m o n s t r a t i n g r e g u l a t o r yc o m p l i a n c e ，a n dm i t i g a t i n gr i s k s h o w e v e r , t h es h e e rn u m b e ra n dd i v e r s i t yo f d e v i c e si nt h en e t w o r km a k et h et a s ko fi d e n t i f y i n gp r o b l e mc o n f i g u r a t i o n si n t r a c t a b l e t h e s ep r o b l e m sm a d em et os t u d yo nt h ea b o v et o p i c a c k n o w l e d g e m e n t f i r s t 1w o u l dl i k et ot l l a n km yt h e s i sa d v i s o rp r o f c h e n w e ia tw u h a nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y ，f o rk e e p i n gm y t h e s i so nt r a c ka n df o rp r o v i d i n gm ew i t hm a n yv a l u a b l e i d e a sa n di n s i g h t s ia p p r e c i a t et h es u p p o r to ft h es t a f fi nu n i v e r s i t y ，w h om a d ew o r k i n g w i t ht h i st h e s i sf u n f i n a l l y ，1w o u l dl i k et ot h a n km yf a m i l ya n df r i e n d sw h oa l w a y s b e l i e v e si nm e a n das p e c i a lt h a n k st oy o uw h os h o w si n t e r e s ti nr e a d i n gt 1 1 i sr e p o r t t h a n ky o ua 1 1 垒! ! 塾堕g ! 坚型! 些g 堕! 竺竺! ! 塑堂! 塑塑! 塑墅型竺q 堕堕 a b s t r a c t t h ec o n t e x to ft h i sr e s e a r c hi st oa n a l y z ea n dm o d e lc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ku s i n g o p n e t t h em o d e l sa r eu s e dt os t u d yh o wt h ep e r f o r m a n c eo ft h en e t w o r ki sa f f e c t e db y t h ed i f f e r e n td e s i g nd e c i s i o n st h a ta r cm a d et ou p g r a d et h en e t w o r k a n de f f e c tt h ed i f f e r e n t n e t w o r kc o n f i g u r a t i o n so nd i f f e r e n tp r o t o c o l s t h i sr e s e a r c hh e l p sm et oc h e e kt h ee n t i r e n e t w o r k , d i a g n o s i n gd e v i c em i s c o n f i g u r a t i o n s ，e r r o r s ，p o l i c yv i o l a t i o n s ，a n di n e f f i c i e n c i e s t ou n d e r s t a n dp o w e r f u lm o d e l i n gp l a t f o r ma n da l s oi n h e r e n tu n d e r s t a n d i n go f t o p e l o g ya n d r o u t i n gt od e t e c tn e t w o r k - l e v e li s s u e s 1 1 1 el i m i t a t i o n so ft h i ss t u d yi ss t r i c tt oe t i l e m e t a n a l y z i n g , t c pa n a l y z i n g ，o s p fa n a l y z i n ga n dq u e u i n gp o l i c i e s s u b j e c t si n c l u d e da r e ： c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n a l y z i n ga n dm o d e l i n gb a s e do no p n e t b a s i cm e t h o do f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n a l y z i n g m e e h a n i s mo f n e t w o r km o d e l i n g s y s t e mm o d e l i n go f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k o p n e t m o d e l i n ga n da n a l y z i n g s i m u l a t i v ee x p e r i m e n ta n da n a l y z i n go f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r km o d e l i n gb a s e d o n o p n e t k e y w o r d s ：e t h e m e ta n a l y z i n g ，t c pa n a l y z i n g ，o s p fa n a l y z i n g ，q u e u i n gp o l i c i e s ，d e v i c e f a i l u r e ，l o a dc h a n g e ，r o u t ec h a n g ea n dl i n ko v e r l o a d i n g m o t i v a t i o n i n d u s t r ys t u d i e sh a v er e p e a t e d l ys h o w nt h a tc o n f i g u r a t i o ne r r o r sa r eam a j o rs o u r c eo f n e t w o r kd o w n t i m e ，d e g r a d e dp e r f o r m a n c e ，a n dg a p si nn e t w o r ks e c u r i t y m a i n t a i n i n g n e t w o r ki n t e g r i t ya n ds e c u r i t yi si m p e r a t i v ef o re n s u r i n gq u a l i t ys e r v i c e ，d e m o n s t r a t i n g r e g u l a t o r yc o m p l i a n c e ，a n dm i t i g a t i n gr i s k s h o w e v e r , t h es h e e rn u m b e ra n dd i v e r s i t yo f d e v i c e si nt h en e t w o r km a k et h et a s ko fi d e n t i f y i n gp r o b l e mc o n f i g u r a t i o n si n t r a c t a b l e t h e s ep r o b l e m sm a d em et os t u d yo nt h ea b o v et o p i c a c k n o w l e d g e m e n t f i r s t , 1w o u l dl i k et ot h a n km yt h e s i sa d v i s o rp r o f c h e n w e ia tw u h a nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y f o rk e e p i n gm y t h e s i so nt r a c ka n df o rp r o v i d i n gm ew i t l lm a n yv a l u a b l e i d e a sa n di n s i g h t s ia p p r e c i a t et h es u p p o r to f t h es t a f fi nu n i v e r s i t y ，w h om a d ew o r k i n g w i t ht h i st h e s i sf u n f i n a l l y ，1w o u l dl i k et ot h a n km yf a m i l ya n df r i e n d sw h oa l w a y s b e l i e v e si nm e ，a n da s p e c i a lt h a n k st oy o uw h os h o w si n t e r e s ti nr e a d i n gt h i sr e p o r t t h a n ky o ua 1 1 墅! 塾! 垫g ! 鲤堕塑些g 堕! 竺竺! ! 塑壁竺堕堕竺型堡墅! 堕竺垡塑! c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n o p n e t ( o p t i m i z e dn e t w o r ke n g i n e e r i n gt o o l s ) i sac o m p r e h e n s i v es o f t w a r e e n v i r o n m e n tf o rm o d e l i n g ，s i m u l a t i n g ，a n da n a l y z i n gt h ep e r f o r m a n c eo fc o m m u n i c a t i o n n e t w o r k s ( i n c l u d i n gt h ei n t e r n e t ) r e c e n ta r t i c l e s 【c h e n g , 1 - v u k a d i n o v i c ，7 】h a v ed e s c r i b e d h o wo p n e th a sb e e nu s e d o p n e tf e a t u r e si n c l u d eo b j e c to r i e n t e de d i t o r st h a tm i r r o rt h e s t r u c t u r eo fa c t u a ln e t w o r k s ，a n ds u p p o r to fm o s tn e t w o r kt y p e sa n dt e c h n o l o g i e s o p n e t h a sb e c o m et h ei n d u s t r ys t a n d a r dt o o lf o rd e s i g n i n gn e t w o r k s ，a n de v a l u a t i n gn e t w o r k p e r f o r m a n c eu n d e rv a r i o u st e s tc o n d i t i o n s t o d a yt h ef i e l do fc o m p u t e rn e t w o r k sa l lo v e rt h ew o r l dh a se n t e r e da l le x p o n e n t i a l g r o w t hp h a s e t h e s ed e m a n d sh a v em a d et h en e c e s s i t yo fc a p a b l en e t w o r ke n g i n e e r s e x t r e m e l yc o v e t a ni n v a l u a b l et o o li nt h i sc a s ec o n s i s t so f t h en e t w o r ks i m u l a t o ro p n e t m o d e l e rt h a to f f e r st h et o o l sf o rm o d e ld e s i g n ，a n a l y z i n g ，d a t am i n i n ga n da n a l y s i sf o r , c o n s i d e r i n gt h ea l t e r n a t i v e s ，ar e a s o n a b l ec o s t o p n e tm o d e l e rc a ns i m u l a t eaw i d ev a r i e t y o f d i f f e r e n tn e t w o r k sw h i c ha t el i n kt oe a c ho t h e r 1 1a u d i e n c e t h et h e s i si sw r i t t e nf o rp e o p l ew h oh a v eap r o f e s s i o na sn e t w o r ke n g i n e e r s ， c o m p u t e r n e t w o r ks e c u r i t yp e r s o n n e l ，a n d o ra r es t u d e n t s i nt h es a m ef i e l d s t h e l a n g u a g eu s e di nt h et h e s i sc a nb et o ot e c h n i c a lo r i e n t e df o rp e o p l ew h oa r en o tf a m i l i a r w i t l ln e t w o r k - o p n e t a n ds e c u r i t y - t e r m s i ti sn o tt h ea u t h o r sa t t e n t i o nt ow a s t e a n y o n e st i m ea n de n e r g yt or e a dt h et h e s i si f i ti sn o ti nt h ei n t e r e s to f t h er e a d e r n l i st h e s i si n t e n d st oi n v e s t i g a t ea n dd i s c u s si fm & aa sad i s c i f l l i n ea n dc o n c c ：p t c a nb eu s e df o rm o d e l i n ga n da n a l y z i n go fc o m p u t e r n e t w o r kd e s i g na n dc o m p u t e r n e t w o r kc o n f i g u r a t i o n s 1 1 屺s i m u l a t e dn e t w o r ks h o u l db ev i r t u a l l yc o n s t r u c t e di na a n a l y z i n gt o o ls u c ha s0 p n e t ( s e es e c t i o n2 1 0f o rf u r t h e ri n f o r m a t i o nr e g a r d i n g o p n e na n di ts h o u l dc o n t a i na l ln e t w o r ka n ds e c u r i t ye o m p o n e n t a ( r o u t e r s f i r e w a l l s , e t c e t e r a ) a sa n yo r d i n a r yn e t w o r ki nr e a l i t yw o u l dh a v e 1 1 壕t o o ls h o u l dh a v et h ea b i l i t y t oc r e a t en e t w o r ka t t a c km o d e l s ，p r e d e f i n e do rh a v et h ep o s s i b i l i t yt ob u i l do w nm o d e l s o nt h ec o n s t r u c t e dn e t w o r kf o rs e c u r i t yt e s t i n go fc o m p o n e n t sa n dh o wt h ec o m p u t e r a n d o rn e t w o r kr e a c to nd i f f e r e n ta t t a c kt e c h n i q u e s c o u l do p n e tb eu s e df o r m o d e l i n g a n da n a l y z i n go fc o m p u t e r n e t w o r k s e c u r i t y a n dc o m p u t e rn e t w o r k c o n f i g u r a t i o n s ? i fn o t ，a r et h eo t h e ru t i l i t i e sf o rt h i sp u r p o s ea v a i l a b l ea sc o m m e r c i a l 塑塾堕g ! 鲤型些g 堕里竺竺竺啪堂! 塑塑竺塑墅型竺q 堕坚 o 昏t h e s h e l f ( c o t s ) ? a r et h e i ro t h e rt y p e so fm o d e l i n gm e t h o d s f o rt e s t i n g c o m p u t e r n e t w o r ks e c u r i t y 7 w h a ti sn e c e s s a r yt od ot og e tf u r t h e rw i t hm & a t ob ea b l e t om o d e la n ds i m u l a t ec o m p u t e r n e t w o r ks e c u r i t ya n dc o m p u t e r n e t w o r kc o n f i g u r a t i o n s ? 1 1 把p u r p o s ew i t hm & ai st og a i nb a s i cd a t as u f f i c i e n t l ye n o u g ht od r a w c o n c l u s i o n sf o rf i l r t h e ri n v e s t i g a t i o n s p r i m a r yu s ew o u l db ef o rd e v e l o p m e n ti n s i d ea c o m p a n y o ro r g a n i z a t i o n , s u c ha si nt h ea u t h o r sc a s ea n df o rs t u d yp u r p o s e s t l l i st y p e o fa n a l y z i n gi sm o s tl i k e l yt ot a k ep l a c eo na p p l i c a t i o nl e v e l ；u s u a l l ym & at a k e sp l a c e i nd a t al i n kl a y e r t h ea u t h o ra n dh i se m p l o y e ra r ei n t e r e s t e dt os e ei fa p p l i c a t i o n s w h i c ha l eu s e df o rm & ao nd a t al i n kl e v e lc o u l db ea d a p t e do na p p l i c a t i o nl e v e lo ri f t h e r ea r eo t h e rn t i l i t i e s a p p l i c a t i o u so nt h em a r k e tf o rt h i sp u r p o s e ? 1 3p r o b l e mf o m u h t i o n i si tp o s s i b l ew i t hh e l pf r o mm & at om o d e lc o m p n t e r n e t w o r km e c h a n i s ms u c ha s f i r e w a l l s ，v i r t u a lp r i v a t en e t w o r k ( v p n ) ，k e yd i s t r i b n t i o n , a n dw h a ta r ct h e c o n s e q u e n c e so f ac o m p u t e rn e t w o r k ? i f i tw o r k s w h a ti sp o s s i b l et om o d e lw i t hm & a t o o l s ? n 圮p o s s i b l eo p p o s i t ec a s ec o u l db e ：i si tp o s s i b l ea ta l lt os i m u l a t ec o m p m e r n e t w o r km o d e l sa n dc o m p u t e r n e t w o r kc o n f i g u r a t i o n so nac o m p u t e rt o d a yw i t ha n m & at o o l ? a r et h e i rc o t st o o l s u t i l i t i e sd e v e l o p e df o rt e s t i n gt h i st o d a y ? a ni d e a ls c e n a r i of o rm & at o o lw o u l db ei f i tc o u l db eu s e dt om o d e la n da n a l y z e d i f f e r e n tc o m p u t e rn e t w o r km o d e l i n gm e t h o d sw h i c ht e s tn e t w o r kc o n f i g u r a t i o n s a n e t w o r ke n g i d e e rc o u l dp r e d e f m eh i s h e rc o m p n t e rn e t w o r ki na d v a n c ei nam o d e l i n g t o o ls u c ha s0 p n e tb e f o r eb u i l d i n gt h ec o m p u t e rn e t w o r ki nr e a l i t yt os e ew h a tw i l l h a p p e nt ot h en e t w o r ka n d o rn e t w o r kn o d e si ft h en e t w o r ki sa t t a c k e dw i t hd i f f e r e n t k i n do fm o d e l i n gt e c h n i q u e s 1 1 1 en e t w o r ke n g i n e e rw o u l dt h e nh a v eav i r t u a lm o d e lo f t h en e t w o r ki n s i d eo ft h em o d e l i n gt o o la n d p r e s sab u t t o n ，t oa n a l y z ew h a th a p p e n s w h e ni ti si nt h er e a lw o r l d t h em o d e l e dn e t w o r kw i l lh a v en e t w o r kn o d e ss u c h8 s w o r k s t a t i o n s ( w i t hd i f i e r e n tk i n d so fs e r v i c e sa n do p e r a t i n gs y s t e m s ( 0 s ) s u c ha s ； w i n d o w s ，u n ，a n dm a co s ) 。s w i t c h e s ，r o n t e r s ，f i r e w a l l s ，i n t r u s i o nd e t e c t i o ns y s t e m ( i d s ) a n ds e r v e r sa n do t h e rt y p e so fp r o d u c t sy o uw i l lf m di nat y p i c a ln e t w o r k t h e d i f f e r e n tm o d e l e dn e t w o r kw o u l db eu s e da sap r e d i c t i o nt o o lt os e ew h a th a p p e nw h e n i td e v e l o p so nt h er e a ln e t w o r ka n dh o w g o o dt h es e c u r i t yi si nt h em o d e l e dn e t w o r k w 1 l i c hn o d e si nt h ec o m p u t e rn e t w o r kw i l lb ea t t a c k e da n da f f e