基于OPNET的高校网络优化仿真研究毕业论文.docx

基于OPNET的高校网络优化仿真研究毕业论文目录1 绪论11.1 论文研究的背景11.2 国内外现状分析11.3 论文研究的主要内容及章节安排22 校园网性能指标与相关技术22.1校园网性能评价指标22.2 校园网的主要拓扑类型32.3 校园网关键设备62.4 校园网的主要技术82.4.1 交换及VLAN技术82.4.2 路由技术92.4.3 远程访问技术92.4.4 网络冗余技术103 OPNET网络仿真技术113.1 网络模拟和仿真技术113.2 OPNET仿真软件概述113.3 OPNET 14.5的安装与破解123.4 OPNET的重要概念153.5 OPNET仿真技术163.5.1 OPNET仿真机制163.5.2 OPNET通信机制173.5.3 OPNET建模机制193.5.4 OPNET仿真步骤214 OPNET下的校园网建模与仿真分析234.1 校园网的建模234.1.1 需求分析234.1.2 网络建模234.1.3 业务配置254.2 数据收集与仿真分析284.2.1节点模型和进程模型284.2.2 数据收集304.2.3 软件仿真324.2.4 数据分析344.3 增加节点及业务后的仿真分析384.3.1 节点及业务配置384.3.2 设定背景业务流404.3.3 仿真结果及分析414.4 本章总结465 校园网升级方案设计与性能分析475.1 方案选择475.2 校园网结构的改进475.3 改进后校园网的仿真分析495.3.1仿真结果分析495.3.2 划分VLAN前后性能比较545.4 校园网路由协议的分析575.4.1 RIP路由模拟与性能测试575.4.2 OSPF路由模拟与性能测试625.5 本章总结666 总结与展望67谢辞70参考文献71附录72基于OPNET的高校网络优化仿真研究1 绪论1.1 论文研究的背景近年来，随着网络技术的快速发展，高校的校园网也变得越来越复杂，传统的校园网已经不能满足师生们的上网需求。同时，随着高校规模的不断扩大，用户也逐渐增多，这必然给原有的校园网带来挑战，因此需要对校园网进行升级改造，以适应不断增长的网络需求。然而，根据实际经验设计出来的网络，并不能保证其可行性，如果盲目地进行校园网升级，不但不能解决现有的问题，反而增加了投资风险。而网络仿真技术正是一种可以有效提高校园网运行质量的方法，通过建立校园网模型，配置业务需求，进行仿真分析，可以清楚地了解到升级前与升级后校园网的性能参数，这样可以对校园网的建设做一些预见性的分析，降低了投资风险。1.2 国内外现状分析作为先进的网络仿真软件，OPNET应用日益广泛，很多设备开发商、网络运营商基于OPNET仿真软件进行了多项重大项目的研究。ITT Industries的Aerospace/Communication Division(ITT A/CD)成为使用OPNET为美国军方进行数字化系统工程设计、开发、集成和测试的先驱。自20世纪90年代初，ITT A/CD就使用OPNET实现了军用产品的详细仿真，包括为美国军方开发的SINCGARS VHF无线设备、数据网络软件、因特网控制器(INC)和Near Term Digital Radio，为英国BOWMAN战略通信系统开发的高级数字无线设备和网络数据业务。Cisco 3200系列移动接入路由设备具有移动IP和移动网络的功能，为网络提供可靠的数据、音频和视频通信。OPNET的移动IP模块预测了Cisco移动IP业务部署在旅、营、师等规模下实现的性能。1998年OPNET进入中国，且发展非常迅速，许多高校也在研究OPNET，并应用它进行校园网的建模仿真。其中包括北京大学、北京邮电大学、北京航空航天大学、北京理工大学、电子科技大学、上海大学、武汉大学等。另外，研究院所也应用OPNET进行协议性能的分析以及软件系统的开发，研究院所包括信息产业部电信传输研究所、信息产业部电信规划研究院、中国电信集团服务有限公司北京研究院、中国电信集团广州研究与开发中心和中国移动通信有限公司研究开发中心等。1.3 论文研究的主要内容及章节安排本文以OPNET仿真软件为平台，对高校校园网的网络需求进行了分析，网络需求主要包括HTTP、FTP、Email、Database、Telnet、Print、Video等。介绍了校园网网络设计技术，利用OPNET对校园网进行建模，分析仿真结果，并增加业务应用及结点，再进行仿真分析，通过对比分析得出结论，并提出校园网的升级设计方案。全文共分为六章，章节安排如下：第一章是绪论部分，介绍了研究题目的背景，阐述了高校校园网的建设情况及发展趋势，国内外网络仿真技术的使用现状，以及利用OPNET进行网络仿真的意义及目的。第二章介绍了校园网设计的主要技术，包括网络设备、网络拓扑、网络技术等，同时也介绍了网络性能评价指标，对高校校园网涉及的相关技术作了详细的阐述。第三章介绍了OPNET仿真技术，包括OPNET的安装及破解过程，以及OPNET的仿真机制、通信机制、建模机制、仿真步骤等。第四章介绍了利用OPNET对校园网进行网络建模，对其进行仿真，分析仿真数据，并在原有模型的基础上增加结点及业务应用，再进行仿真分析，得出现有校园网在扩容方面存在的问题，并指出校园网升级的必要性。第五章介绍了校园网的升级设计方案，包括网络结构的设计，VLAN技术的应用，路由协议的分析等，并再次进行网络建模、仿真分析，验证了升级设计方案的可行性。 第六章对全文进行了总结，为高校校园网建设提出指导性建议，并提出其中的不足及下一步的研究方向。2 校园网性能指标与相关技术2.1校园网性能评价指标对校园网性能进行分析评价，必须要有一定的衡量标准，即需要确定一组网络性能评价指标。本文将介绍几个常用的描述网络性能的指标，它同样适用于校园网。1) 吞吐量吞吐量是指单位时间内通过网络传送给节点的平均比特数，单位为bit/s。2) 包延迟包延迟是指数据分组的最后一位从源工作站通过网络传送至目的工作站所用的时间。3) 丢包率丢包率是指在网络中没有被转发的数据包占应该被转发的数据包的百分比。丢包率的大小，反映出网络的稳定性及可靠性程度。4) 背对背背对背是用于表示网络设备缓冲数据包能力的一个指标。5) 时延时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。时延是一个非常重要的性能指标，也可以称为延迟或者迟延。网络中的时延由以下几部分组成：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延6) 时延带宽积把传播时延和带宽相乘，就等到另外一个度量：传播时延带宽积，即时延带宽积=传播时延带宽7) 速率网络技术中的速率是指计算机网络中的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率（data rate）或者比特率（bit rate）。8) 带宽在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的最大数据量。9) 往返时间在计算机网络中，往返时间（RTT）也是一个重要的性能指标，表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。 10) 利用率利用率有信道利用率和网络利用率，信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的，网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。2.2 校园网的主要拓扑类型计算机网络拓扑是指通信子网节点之间连接结构的拓扑构型，通过结点与线路间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体的结构关系。按拓扑结构，计算机网络可分为星型、总线型、树型、网状型、环型五类。1)星型拓扑结构 在星型拓扑结构中，网络中的各节点通过点到点的方式连接到一个中央节点上，由该中央节点向目的节点传送信息。中央节点执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，负担比各节点重得多。星型拓扑的优点：(1) 网络结构简单，便于管理，便于大型网络的维护和调试。(2) 网络延迟时间较短，误码率较低。(3) 每个连接只接一个设备，单个连接的故障只影响一个设备，不会影响全网。(4) 每个站点直接连到中央节点，故障容易检测和隔离，可很方便地将有故障的站点从系统中删除。(5) 任何一个连接只涉及到中央节点和一个站点，控制介质访问的方法简单，使访问协议也十分简单。星型拓扑的缺点：(1)一条通信线路只被该线路上的中央节点和一个站点使用，因此线路利用率不高。(2) 中央节点负荷太重，而且当中央节点产生故障时，全网不能工作，所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。2)总线拓扑结构总线拓扑结构采用一条单根线缆做为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上，或称总线上。任何一个节点信息都可以沿着总线向两个方向传播扩散，并且能被总线中任何一个节点所接收，所有的节点共享一条数据通道，一个节点发出的信息可以被网络上的多个节点接收。总线型拓扑的优点：(1) 结构简单灵活，非常便于扩充，网络响应速度快。(2) 某个站点失效不会影响到其他站点。(3) 共享资源能力强，极便于广播式工作，一个节点发送的数据帧所有节点都可接收。(4) 易于扩充，在任何点都可将欲增加的新站点接入或者通过中继器加上一个附加段来增加长度。(5) 多个节点共用一条传输信道，信道利用率高。总线型拓扑的缺点：(1) 总线拓扑的网不是集中控制，故障检测需在网上各个站点进行，使故障诊断困难。(2) 在总线的干线基础上扩充，可采用中继器，但此时需重新配置，包括电缆长度的剪裁，终端器的调整等。(3) 所有的工作站通信均通过一条共用的总线，导致实时性很差。3)树型拓扑结构树型结构是总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，也可以把它看成是星型结构的叠加，又称为分级的集中式结构，著名的因特网(Internet)也是大多采用树型结构。树型拓扑的优点：(1) 结构比较简单，成本低。(2) 网络中任意两个节点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输。(3) 网络中节点扩充方便灵活，寻找链路路径比较方便。树型拓扑的缺点：(1) 除叶节点及其相连的链路外，任何一个工作站或链路产生故障都会影响整个网络系统的正常运行。(2) 对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。因此这种结构的可靠性问题和星型结构相似。4)环型拓扑结构环型结构中各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中，环路中各节点地位相同，环路上任何节点均可请求发送信息，请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。环型拓扑的优点：(1) 信息在网中沿固定方向流动，两个节点间仅有唯一的通路，简化了路径选择的控制。(2) 某个节点发生故障时，可以自动旁路(由“中继器”完成)，可靠性较高。(3) 所需电缆长度比星型拓扑要短得多，同时不需像星型拓扑结构那样配制接线盒。环型拓扑的缺点：(1) 扩充环的配置比较困难，同样要关掉一部分已接入网的站点也不容易。(2) 由于信息是串行穿过多个节点环路接口，当节点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固定，实时性强。5)网状型拓扑结构将多个子网或多个网络连接起来构成网际拓扑结构。在一个子网中,集线器、中继器将多个设备连接起来，而桥接器、路由器及网关则将子网连接起来。网状拓扑的优点：(1) 网络可靠性高，一般通信子网中任意两个节点交换机之间，存在着两条或两条以上的通信路径，这样，当一条路径发生故障时，还可以通过另一条路径把信息送至节点交换机。(2) 网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。(3) 网内节点共享资源容易。(4) 可改善线路的信息流量分配。(5) 可选择最佳路径，传输延迟小。网状拓扑的缺点：(1) 控制复杂，软件复杂。(2) 线路费用高，不易扩充。2.3 校园网关键设备1)交换机交换机工作在数据链路层，交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的物理地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域，但它不能划分网络层广播，即广播域。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以学习MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。2)路由器路由器（Router）是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择（routing），这也是路由器名称的由来。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络Internet的主体脉络，也可以说，路由器构成了Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直接影响着网络互连的质量。选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在，为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据-路由表（RoutingTable），供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。3)防火墙防火墙一方面可以阻止来自因特网的、对受保护网络的未授权访问，另一方面允许内部网络用户对因特网进行Web访问或收发E-mail等。防火墙也可以作为一个访问因特网的权限控制关口，如允许组织内的特定主机可以访问因特网。现在，许多防火墙同时还具有一些其它特点，如进行身份鉴别、对信息进行安全（加密）处理等。防火墙不单用于控制因特网连接，也可以用来在组织网络内部保护大型机和重要的资源（如数据）。对受保护数据的访问都必须经过防火墙的过滤，即使网络内部用户要访问受保护的数据，也要经过防火墙。目前设备中的防火墙主要指以下四种：(1)包过滤防火墙通常直接转发报文，它对用户完全透明，速度较快。包过滤防火墙可以根据数据包中的各项信息来控制站点与站点、站点与网络、网络与网络之间的相互访问，但无法控制传输数据的内容，因为内容是应用层数据，而包过滤器处在传输层和网络层。(2)状态检测防火墙也叫自适应防火墙，动态包过滤防火墙。他具备包过滤防火墙的一切优点，具备较好的DoS攻击和DDoS攻击防御能力，缺点是对应用层数据进行控制，不能记录高层次日志。(3)应用网关防火墙是在网络应用层上建立协议过滤和转发功能。它针对特定的网络应用服务协议使用指定的数据过滤逻辑，并在过滤的同时，对数据包进行必要的分析、登记和统计，形成报告。(4)代理服务器防火墙主要使用代理技术来阻断内部网络和外部网络之间的通信，达到隐蔽内部网络的目的。外部计算机的网络链路只能到达代理服务器，从而起到了隔离防火墙内外计算机系统的作用。4)服务器服务器指的是在网络环境中为客户机提供各种服务的、特殊的专用计算机。在网络中，服务器承担着数据的存储、转发、发布等关键任务，是各类基于客户机/服务器模式网络中不可或缺的重要组成部分。服务器作为网络的节点，存储、处理网络上80%的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。它是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，它在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机、Modem及各种专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务。它的高性能主要体现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。2.4 校园网的主要技术 2.4.1 交换及VLAN技术传统意义上的数据交换发生在OSI模型的第2层，现代交换技术还实现了第3层交换和多层交换，高层交换技术的引入不但提高了园区网数据交换的效率，更大大增强了园区网数据交换服务质量，满足了不同类型网络应用程序的需要。现代交换网络还引入了虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）的概念。VLAN技术的出现，主要为了解决交换机在进行局域网互连时无法限制广播的问题。这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的LANVLAN，每个VLAN是一个广播域，VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样，而VLAN间则不能直接互通，这样，广播报文被限制在一个VLAN内。使用VLAN可以控制广播风暴、提高网络整体安全性、网络管理简单、提高性能等。属于不同VLAN的计算机之间无法直接互相通信，为了能够在VLAN间通信，需要利用OSI参照模型中更高一层网络层的信息（IP地址）来进行路由。因此，在VLAN间需要通信的时候，可以利用VLAN间路由技术来实现。2.4.2 路由技术路由协议工作在OSI参考模型的第3层，它的作用主要是在通信子网间路由数据包，路由协议分为静态路由协议和动态路由协议，动态路由协议又分为距离矢量路由协议（RIP、IGRP）和链路状态路由协议（OSPF、IS-IS）。路由器具有在网络中传递数据时选择最佳路径的能力，除了可以完成主要的路由任务，利用访问控制列表（Access Control List，ACL），路由器还可以用来完成以路由器为中心的流量控制和过滤功能。2.4.3 远程访问技术远程访问也是校园网络必须提供的服务之一。它可以为家庭办公职员和出差在外的老师提供移动接入服务。下面对各种远程接入方式进行比较：1)远程拨号采用远程拨号方式，必须申请电话线，用户多时，需申请中继电话线，而且需要Modem Pool 将模拟信号转换成数字信号，拨号访问服务器将串行数据转换为网络上传输的IP 数据包。同时多数学校较难为接入设备提供理想的工作环境，不能确保信息传输的质量和安全。2)租用专用线路在过去的数十年间，许多学校或科研就够花费大量资金租用专用线路，将其主要分支机构连接起来组成该校的私有通信网络，以达到信息在学校内部的快速沟通和共享，这样学校在获得高效率和方便性的同时，也为租用专用线路付出了较高的成本。3)VPN 远程接入VPN(Virtual Private Network) 即虚拟专用网是在公共网络上建立的专用网络，但其任意2个结点间的连接并没有传统专用网络所需的点到点的物理链路，而是架构在公共网络( Internet) 服务商( ISP) 所提供网络平台上的逻辑网络。用户数据通过ISP 在公共网络中建立的逻辑隧道( Tunnel ) ，即点到点的虚拟专线进行传输。通过加密和认证技术，确保校园内部网络数据在公共网络上安全传输，真正实现网络数据的专有性。VPN 是对企业内部网络的扩展，通过它可以实现远程用户与内部网络的安全连接。VPN 远程接入方式最适用于学校经常有教师出差，需实现远程办公的情况。出差教师利用当地ISP 提供的VPN服务，即可与企业VPN 网关建立私有的隧道连接。VPN 远程接入方式有以下主要优势：1)简化网络。只需要投入1 台VPN 网关设备，即可解决几十到几千人的远程接入问题。2)节省费用。利用本地拨号接入取代远距离接入或电话接入，显著降低长途通信费用，减少了用于购置调制解调器和终端服务设备的费用。3)支持多种标准认证机制如LDAP、RADIUS 等。4)多样接入方式。无论用户采用哪种方式访问互联网，均可建立VPN 连接。5)自由选择规模。无论学校大小，VPN 都有相对应的产品，用户数可为55 000 个。2.4.4 网络冗余技术网络冗余，一般指的是网络通路或网络系统中信息内容的冗余，也就是说，当网络中一条通路（物理链路）发生故障断掉了，还可以通过其他通路（物理链路）传递信息；当网络系统中的一个结点信息丢失时，还可以通过访问其他备份结点来恢复数据。通过网络冗余技术可以提高网络的可靠性，链路冗余既可提高可靠性，又能均衡负载。3 OPNET网络仿真技术3.1 网络模拟和仿真技术1)网络模拟模拟(simulation)是通过建立真实系统的模型来研究系统在一定条件下的行为，它通过建立实际系统的数学模型并按照相同的运行机理模拟真实系统的动态行为。它是脱离真实系统独立运行的，主要分为连续模拟(Continuous simulation)和离散事件模拟(Discrete eventsimulation)，前者用于模拟随时间连续变化的系统，而后者则假设系统的变化由事件触发，系统状态的变化是基于离散的事件点发生的。2)网络仿真作为模拟发展的高级阶段，仿真(Emulation)通过构造仿真系统来全部或者部分的模拟外界系统，使得仿真系统能够接受和被仿真对象一样的数据和执行同样的程序，从而获得相应的结果。网络仿真(Network emulation)可以看作网络模拟和试验方法的结合。网络仿真系统使用仿真接口(Emulationinterface)作为真实网络应用程序和仿真系统之间的桥梁，它可以将外界真实网络中的IP报文转化为仿真系统内的虚拟IP报文，也可以将虚拟IP 报文转化为外界真实IP 报文，从而使得仿真系统内部的虚拟网络和外界真实网络能够相互作用。3.2 OPNET仿真软件概述1)OPNET历史和现状OPNET公司起源于MIT（麻省理工学院），成立于1986年。1987年OPNET公司发布了其第一个商业化的网络性能仿真软件，提供了具有重要意义的网络性能优化工具，使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。对于网络的设计和管理，一般分为3个阶段：(1)设计阶段：包括网络拓扑结构的设计，协议的设计和配置以及网络中设备的设计和选择；(2)发布阶段：设计出的网络能够具有一定性能，如吞吐率、响应时间等等；(3)测试阶段：为实际运营中的故障诊断、排错和升级优化。OPNET公司的整个产品线正好能面向网络研发的不同阶段，即可以作网络的设计，也可以作为发布网络性能的依据，还可以作为已投入运营的网络的优化和故障诊断工具。OPNET公司也是当前业界智能化网络管理分析解决方案的主要提供商。2)OPNET Modeler介绍Modeler主要面向研发，其宗旨是为了“Accelerating Network R&D（加速网络研发）。Modeler的主要特征：(1)层次化的网络模型。使用无限嵌套的子网来建立复杂的网络拓扑结构。(2)简单明了的建模方法。Modeler建模过程分为3个层次：进程（process）层次、节点（Node）层次以及网络（Network）层次。在进程层次模拟单个对象的行为，在节点层次中将其互连成设备，在网络层次中将这些设备互连组成网络。几个不同的网络场景组成“项目”，用以比较不同的设计方案。这也是Modeler建模的重要机制，这种机制有利于项目的管理和分工。(3)有限状态机。在进程层次使用有限状态机来对协议和其他进程进行建模。在有限状态机的状态和转移条件中使用C/C+语言对任何进程进行模拟。用户可以随心所欲地控制仿真的详细程度。有限状态机加上标准的C/C+以及OPNET本身提供的400多个库函数构成了Modeler编程的核心。OPNET称这个集合为Proto C语言。(4)对协议编程的全面支持。支持400多个库函数以及书写风格简洁的协议模型。OPNET已经提供了众多协议，因此对于很多协议，无需进行额外的编程。(5)系统的完全开放性。Modeler中源码全部开放，用户可以根据自己的需要对源码进行添加和修改。(6)高效的仿真引擎。使用Modeler进行开发的仿真平台，使仿真的效率相当高。(7)集成的分析工具。Modeler仿真结果的显示界面十分友好，可以轻松刻画和分析各种类型的曲线，也可将曲线数据导出到电子表格中。(8)动画。Modeler可以在仿真中或仿真后显示模型行为的动画，使得仿真平台具有很好的演示效果。(9)集成调试器。快速地验证仿真或发现仿真中存在的问题，OPNET本身有自己的调试工具OPNET Debugger（ODB）。(10)源代码调试。方便地调试由OPNET生成的C/C+源代码。3.3 OPNET 14.5的安装与破解下载的安装包，包含三个安装文件和一个破解软件，如图3.1所示。图3.1 OPNET的安装文件1)先在C盘安装Visual C+6.0，如图3.2所示。图3.2 VC+6.0的安装界面注意：(1)在安装VC6的时候，选择“custom（自定义安装）”，不要选择TOOLS里面的OLE/COM OBJECT VIEWER工具。(2)VC+6.0安装过程中，提示是否要自动配置环境变量，一定要选“是”，因为后面安装OPNET会修改环境变量，如果点击自动配置环境变量，就不用再修改了。如果没有选择自动配置环境变量，则在安装好VC+6.0后，还需修改系统的环境变量，如下所示：INCLUDE=C:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98atlinclude;C:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98mfcinclude;C:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC 98include;C:Program FilesOPNET14.5.Asysinclude;C:Program FilesOPNET14.5.Amodelsstdinclude;LIB= C:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98mfclib;C:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98lib;C:Program FilesOPNET14.5.Asyspc_intel_win32lib;C:Program FilesOPNET14.5.Asyslib;MSDevDir=C:Program FilesMicrosoft Visual StudioCommonMSDev98;Path=C:Program FilesCommon FilesTTKNBin;C:Program FilesMicrosoft Visual StudioCommonToolsWindowsNT;C:Program FilesMicrosoft Visual StudioCommonMSDev98bin;C:Program FilesMicrosoft Visual StudioCommonTools;C:Program FilesMicrosoft Visual StudioVC98bin;C:Program FilesOPNET14.5.Asyspc_intel_win32bin2)安装OPNET 14.5(1)安装OPNET的modeler，装在C盘的默认路径下。(2)安装OPNET的models，装在C盘的默认路径下。(3)安装OPNET的modeler_docs，装在C盘的默认路径下。3)破解方法：(1)安装完后，进到安装目录找到modeler.exe，右击，属性，选择XP兼容方式运行，不然License服务器不能正常运行。(2)将OPNET.Modeler.14.5.License.MakerFFS.exe拷贝到OPNET14.5.Ajre_modelsbin下。(3)运行OPNET Modeler，此时会提示无License，选择运行License Management，此时应该没有任何 license。(4)关闭License Manager，但不要关闭OPNET Modeler。(5)从OPNET Modeler的EditPreference里检查license_server和license_server_standalone设置是否正确。如果之前选Standalone模式，License HTTP Server、license_server应该为localhost（本机地址或主机名，如Silence_PC），Standalone Licenser Server应该为TRUE。(6)双击bin目录下的OPNET.Modeler.14.5.License.MakerFFS.exe，回车继续，等到出现结束提示后，回车关闭该窗口。等待的时间可能会比较长，如果中途退出，license会不完全。(7)从OPNET Modeler的LicenseLicense Management菜单启动License Management，此时License文件中应该已经有1000个License了，关闭License Management。(8)在OPNET Modeler的LicenseProduct Modules菜单里选择所有的项目，确定后重新启动OPNET Modeler，此时就可以正常使用OPNET Modeler了，如图3.3所示。图3.3 OPNET Modeler启动界面3.4 OPNET的重要概念项目与场景（Project & Scenario）：OPNET Modeler采用“项目-场景”的方法对网络建模。项目（Project）：是一套场景的集合，用来探索网络设计的不同方面，一个项目至少包含一个场景。场景（Scenario）：是网络的一个实例。通常一个场景代表网络的一套配置，例如拓扑、协议、应用、流量以及仿真设置。子网（Subnet）：OPNET 子网和TCP/IP 的子网不是同一个概念。OPNET 的子网是将网络中的一些元素抽象到一个对象中去。子网可以是固定子网、移动子网或者卫星子网。子网不具备任何行为，只是为了表示大型网络而提出的一个逻辑实体。节点（Node）：节点通常被看作设备或资源，由支持相应处理能力的硬件和软件共同组成。数据在其中生成、传输、接收并被处理。Modeler 包含三种类型的节点：第一种为固定节点，例如路由器、交换机、工作站、服务器等都属于固定节点；第二种为移动节点，例如移动台，车载通信系统等都是移动节点；第三种为卫星节点，顾名思义是代表卫星。链路（Link）：链路有3种类型，点对点的链路、总线链路以及无线链路。模块(module)与仿真(simulation)：对于某个协议的仿真，可能因为其涉及的事件及其相互的联系非常庞大，造成建模的困难，这时我们把该协议分解成一系列的协议行为，对这些行为单独建模后通过有限状态机把它们联系起来后便形成一个系统，这个系统可以称之为模块，它将抽象的协议直观化。而仿真是基于一系列模块的一组实验，它反映模块和模块之间的互相作用关系。对象ID（Objid）与用户ID（user id）：Objid 是对象识别号，由系统分配，全局唯一，整数。user id 是节点模型（对象的一种）的一个属性，由用户设置，可以不唯一。3.5 OPNET仿真技术3.5.1 OPNET仿真机制1）离散事件仿真机制OPNET 采用离散事件驱动的模拟机理（Discrete event driven）(其中“事件”是指网络状态的变化)也就是说，只有网络状态发生变化时，模拟机才工作，网络状态不发生变化的时间段不执行任何模拟计算，即被跳过。因此，与时间驱动相比，离散事件驱动的模拟机计算效率得到很大提高。仿真核心实际上为离散事件驱动的事件调度器（Event Scheduler），它对所有进程模块希望完成的事件和计划该事件发生的时间进行列表和维护。事件调度器主要维护一个具有优先级的队列，它按照事件发生的时间对其中的工作排序，并遵循先进先出（FIFO，First In First Out）顺序执行事件。而各个模块之间的通信主要依靠传递包的方式来实现。仿真核心处理完当前事件A 后，把它从事件列表(Event List)中删除，并且获得下一事件B（这时事件B 变为中断B）。OPNET的仿真时间和逝去时间(Elapsed time)有着本质的区别。逝去时间是仿真程序运行的时间，是真实的时间，反映了仿真程序执行的速度，由机器的硬件速度决定。而仿真时间是系统仿真的时间进度，反映当前仿真执行的进度,是一个抽象的时间,它的推进是根据仿真的逻辑来定。仿真时间的推进随着事件的发生而单调递增。在进程模型中，可以通过调度将来的某个时刻的事件来更新仿真时间，例如当前时刻执行语句op_intrpt_schedule_self(op_sim_time()+仿真推进的时间T，中断码)后，下一个事件的执行将使仿真时间推进T 秒，如图3.4所示。图3.4 事件列表有时可能会出现仿真时间始终停留在某个时间点上，这肯定是由于程序的逻辑错误导致的，具体来说，在某个时刻循环触发事件，例如，在某个循环语句中执行了以下程序op_intrpt_schedule_self (op_sim_time() , 中断码)，这样仿真核心永远处理不完当前时刻的时间，因此仿真总是无法结束。仿真结束条件有两个：（1）Event List 为空。（2）仿真时间推进到所设定的时间。总之，执行事件不需要任何时间，事件和事件之间可能跨越仿真时间，但是不消耗物理时间，事件执行过程直至事件执行完毕，仿真时间不推进，但需要物理时间，这个物理时间是受机器CPU 的限制。 3.5.2 OPNET通信机制1)基于包的通信(1)包：OPNET 采用基于包的建模机制（Simulation on packet level）来模拟实际物理网络中包的流动，包括在网络设备间的流动和网络设备内部的处理过程；模拟实际网络协议中的组包和拆包的过程，可以生成、编辑任何标准的或自定义的包格式，利用调试功能；还可以在模拟过程中察看任何特定包的包头（Header）和净荷（Payload）等内容。包是OPNET 为支持基于信息源（Message-oriented）通信而定义的数据结构。包被看作是对象，可以动态创建、修改、检查、拷贝、发送、接收和销毁。 每个包含有一些存储信息的区域。包的类型可以是有格式（formatted）或无格式（unformatted）的。一个有格式包中每个域以名字标识，作为访问（设置或者读取）包域的依据，而无格式包只为每个域指定索引号。包域可以存储不同类型的信息，如整型和双精度型用来存储数字数据；包结构类型用来封装另一个包；结构体用来内嵌用户自定义的数据结构。 (2)包流是支持包在同一节点模型的不同模块间传输包的物理连接，具体来说，它是源模块的输出端口和目的模块输入端口间的物理连接。包流通常分为源模块的输出流（Output stream)和目的模块的输入流（Input stream）。虽然连接到模块的包流（输入流和输出流）的个数没有限制，但是OPNET 不允许群收（Fan-in）和群发（Fan-out）模式，具体来说，每个输入流只能是一个包的唯一接收者，相对应地，每个输出流只能是每个包的唯一发送者。(3)OPNET 为目的模块设置了一个包队列，允许包在没有被移除之前在队列中积压。包队列是隶属于模块，而不隶属于某个包流，因此连接模块的包流可以有多个，而包队列只有一个。仿真核心不限制该队列的大小。队列采用先进先出（FIFO）模式管理包，位于队首的包才能被目的模块通过op_pk_get(stream index)获取并移除。(4)包传递与包发送的四种方式op_pk_send()、op_pk_send_delayed()、op_pk_send_forced()和op_pk_send_quiet() 相对应，包传递也有四种方式，分别是op_pk_deliver() 、op_pk_deliver_delayed()、op_pk_deliver_forced()和op_pk_deliver_quiet()，但是与包发送不同的是包传递需要指定目的模块的Objid。2)用接口控制信息进行通信（ICI）类似于基于包的通信机制。广义ICI 是与事件关联的用户自定义的数据列表。由于ICI 是以事件为载体，所以它可以用在各种有关事件调度的场合，比包的应用范围更广，如同一节点模型的不同模块之间、不同节点模型之间以及同一节点模型的相同模块内。基于ICI的通信机制类似于数据包的通信机制，且ICI数据结构也类似数据包，但比包结构更简单，只包含用户自定义的域，而不存在封装的概念。ICI的应用场合主要是：ICI是与事件关联的用户自定义的数据列表，ICI与事件绑定，以事件为载体，可以用在各种有关事件调度的场合，因此比包的应用范围更广。如需传输额外信息又想避免使用包本身，可以使用ICI。为将ICI与一事件关联，仿真核心采用一种称为绑定的机制，一个进程在一个时刻只能绑定一个ICI。绑定后进程生成的新事件都自动与绑定的ICI地址相联系。基于ICI 的通信适用于任何事件，而且常和流事件一起使用，虽然流事件源于包的传输，但是如果需要传输额外的信息又想避免使用包本身，这时可以用ICI。例如协议栈中的高层协议模块在向底层传输包的同时可以通过ICI 捎带这个包相应的服务等级和目的地址。在使用op_ici_create()创建ICI 之前必须先编辑其格式。属性名是读写ICI 数据的依据，它的作用和包域名称一样，以属性名作为输入参数可以对相应数据进行设置（op_ici_attr_set）读取（op_ici_attr_get) 和存在性判断(op_ici_attr_exists)等操作。当包被销毁时，所有包域数据所占内存会被自动清空，ICI 这点与之不同，ICI 被销毁时，其封装的数据所占内存需要手动清空。 将一个ICI 与一个事件关联，仿真核心采用一种称为绑定（Installation)的机制。在任意时刻每个进程一次最多只能绑定一个ICI，（op_ici_install()绑定ICI，最后一个起作用的）。调用op_ici_install(OPC_NIL)拆除，ICI 是仿真中进程动态创建的对象，以ICI 格式文件名为输入参数，调用op_ici_create()可以返回一个相应的ICI 指针，它作为所有后续操作的依据。3)基于统计线的通信对于一些特定类型的进行少量信息通信的应用而言，利用数据包流就显得过于复杂。因为数据包流要经过一个完整的创建、传输、处理、销毁等过程。OPNET提供了非常简单的接口，用来在模块间传输单独的数字值，该接口由节点域中的对象统计线来完成，待通信的值称为统计量。统计线最普遍的应用之一是使得用户所定义的进程能够获知同一节点内其他模块的状态。尤其适用于动态监控其他模块的应用。另外，统计线可以作为信号量，用于实现不同模块进程的底层信令机制。3.5.3 OPNET建模机制网络是复杂的系统，OPNET Modeler建模采用层次化和模块化的方式，将复杂的体统分解为不同的层次结构，每层完成一定的功能，一层内又由多个模块组成，每个模块完成更小的任务。网络域、节点域、进程域是构建OPNET Model模型的三个层次。节点域建模的方法是基于节点模块，每个节点模块实现节点行为的某一方面，诸如数据生成、数据存储、数据的处理或选路和数据的传输等。多个节点模块的集合构成功能完整的节点。模块间用包流线或统计线相连，其中包流线承载了模块间数据包的传输，统计线可实现对模块待定参数变化的监视，通过modules，paeketstreams和statistic wires的联合使用，用户可对节点的行为进行仿真。节点模块根据功能可以划分为处理器类、数据流线类和收/发机类三种。处理器类功能的实现是在进程域中通过Pro-C编程完成的。数据流类和收/发机类是通过管道阶段模型实现的。作为三层建模机制的最底层，进程模型是实施各种算法的载体，因此是建模仿真过程中最重要的部分，同时也是最难实现的部分。进程模型主要用来刻画节点模型里的处理机以及队列模型的行为，可以模拟大多数软件或者硬件系统，包括通信协议、算法、排队策略、共享资源、特殊的业务源等。进程模型主要由状态和转移线构成。状态就是进程在仿真过程中所处的众多模式之一，状态之间是互斥和互补的，进程在某一时刻只能处在一个状态中，而所有的状态则构成了进程状态空间的全集。状态分为两类，强迫状态和非强迫状态，强迫状态是不允许停留的状态，当进程进入强迫状态时，仿真核心将强迫进程立刻转移到下一个状态。而非强迫状态不同，当进程进入非强迫状态后，将停留在此状态，等待事件、其他进程或仿真核心的触发。在每个进程模型中都至少有一个初始状态，是进程被访问的第一个状态，既可以是强迫状态，也可以是非强迫状态。每个状态都有相应的动作与其对应，在Pro-C中这些动作被称为执行代码。Proto-C语言是进程建模中支持各种算法实现的OPNET独有的语言，它包括三个方面，有限状态机，OPNET核心函数，标准的C和C。状态的执行代码分为两部分，上面部分称为进入代码，是进程进入该状态时执行的动作；下面部分称为离开代码，是进程离开状态时执行的动作。非强迫状态被认为是系统真正的状态，因为当进程执行完非强迫状态的进入代码后，进程就处于阻塞，等待新的触发，而强迫状态是为了实际编程和状态控制的需要而提出的一种状态，进程不会停留在该状态。转移则描述了进程模型从一个状态向另一个状态转移的过程和条件，包含4个