NS2入门与提高资料.ppt

计算机学院-数据库中心,SeaSon,NS2入门与提高,柯志亨SeaSon哈尔滨工业大学2006-5-28,SeaSon,计算机学院-数据库中心,目录,NS2简介安装模拟流程添加新协议调试以及结果分析,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2简介,背景NS2目标NS2功能NS2组件NS2体系结构,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2背景,1989REALnetworksimulator1995:DARPAVINTprojectatLBL,XeroxPARC,UCB,andUSC/ISIPresent:DARPASAMANprojectandNSFCONSERprojectCollaborationwithotherresearchersincludingCIRI,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2研究范围,支持网络协议的研究和教育通信协议的设计，数据流的研究等不同协议的比较优点与平台无关，有大量的协议、代码以及模型可供使用，开源的，不同的协议很容易进行比较。,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2目标,NS2不适合做的？大多数任务都是单节点完成的，比如交换机的性能分析等。,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2功能,有线网络路由层DV,LS,PIM-SM传输层:TCPandUDP流量产生:web,ftp,telnet,cbr,stochastic队列模型:drop-tail,RED,FQ,SFQQoS:IntServandDiffserv,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2功能,无线网络网络类型：MANET,SensorNetworks路由：AODV,DSR,DSDV，MobileIP以及HMIPv6等MAC:802.11,802.15.4,Smac等传输层、多种数据流模拟,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2组件,ns:网络模拟器执行tcl脚本，进行模拟，并将所有的模拟结果以trace文件的个是输出。nam:网络AniMator将ns的结果可视化。模拟的流程,tcl脚本,ns-2,Trace文件Nam文件,nam,Gawkgnuplot,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2体系结构,面向对象的设计支持重用容易维护方便扩展，如添加新协议分裂对象模型C+是高效的编译执行语言，功能模拟，性能较好Otcl解释执行的，进行场景配置。不必重新编译更灵活,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2体系结构,NS2结合两者的优点,C+,otcl,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Tcl与C+对象绑定过程,以tcp为例，当你在tcl脚本中使用以下命令创建一个Tcp对象时settcp0newAgent/TCP首先创建tcl对象，即解释对象procnewclassNameargssetoSplitObjectgetid#创建分裂对象ifcatch$classNamecreate$o$argsmsgreturn$o,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Tcl与C+对象绑定过程,然后通过Tcl对象的init()函数中创建对应的shadow对象SplitObjectinstprocinitargs$selfnextifcatch$selfcreate-shadow$argserror_FAILED_SHADOW_OBJECT_,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Tcl与C+对象绑定过程,Create-shadow怎样找到tcl对象对应的C+对象？答案就是TclClass类！staticclassTcpClass:publicTclClasspublic:TcpClass():TclClass(Agent/TCP)TclObject*create(int,constchar*const*)return(newTcpAgent();class_tcp;,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2系统结构-离散事件模拟,把世界上的一切都看成事件维护一个基于发生时间排序的事件（events）队列维护一个系统的时间virtualtime重复的执行以下的过程:从对首取出一个事件,setvirtualtime=eventstime处理这个事件如果在处理时间过程中产生新的event，插入queue每一个事件都有一个预定的执行（虚拟的）时间，独立于真实执行时间。CPU执行的快慢不影响结果。,SeaSon,计算机学院-数据库中心,离散事件模拟示例,D,S,S,D,事件队列,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个数据包怎样从源节点到目的节点,同一个节点内各层协议之间传数据？节点之间怎么传？,SeaSon,计算机学院-数据库中心,SeaSon,计算机学院-数据库中心,安装安装环境及方法安装问题,SeaSon,计算机学院-数据库中心,安装（1）,推荐直接安装all-inone版本（最新all-inone-2.29）Linux（直接install就行了）Windows+Cygwin+Ns2windows安装方法柯老师网站（不要看中文安装说明，选英文的）0/smallko/ns2/ns2.htm,SeaSon,计算机学院-数据库中心,安装（2）,windows安装方法柯老师网站上Cygwin可以成功安装的ns2版本有NS-2.26,NS-2.27,NS-2.28,ns-2.29注：NS-2.26需要PATCH过.才能安装柯老师的安装经验：不過安裝的過程還是可能會有一些問題.最確保可以安裝成功的方法是:重新安裝WINDOWS.裝完馬上安裝CYGWIN+NS2,安裝後.在裝SERVICEPACK.或其他的軟件.這是我的經驗,SeaSon,计算机学院-数据库中心,安装（3）,NS仿真软件-问题求助的地方,SeaSon,计算机学院-数据库中心,开始进行摸拟,一个简单的无线网络的例子(1)无线场景的产生利用NS模拟前搞清楚的问题添加新协议编译NS2,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子(1),场景配置3个mobilenodes平面拓扑670mX670madhoc路由协议DSDVRandomWaypointmobilitymodelTCPandCBRtraffic,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子（2）,setns_newSimulator;createanssimulatorinstance,#DefineGlobalVariables,settoponewTopography;createatopologyand$topoload_flatgrid670670;defineitin670 x670area,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子(3),#Definestandardns/namtrace,settracefdopen694demo.trw$ns_trace-all$tracefd,setnamtraceopen694demo.namw$ns_namtrace-all-wireless$namtrace670670,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子(4),#Create“God”,setgod_create-god3God用来保存一个结点到另外一个结点直接的跳部数.例如:$ns_at899.00“$god_setdist231”,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子(5),#Definehowamobilenodeshouldbecreated,$ns_node-config-adhocRoutingDSDV-llTypeLL-macTypeMac/802_11-ifqLen50-ifqTypeQueue/DropTail/PriQueue-antTypeAntenna/OmniAntenna-propTypePropagation/TwoRayGround-phyTypePhy/WirelessPhy-channelTypeChannel/WirelessChannel-topoInstance$topo-agentTraceON-routerTraceOFF-macTraceOFF,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子(6),#Createamobilenodeandattachittothechannel,setnode$ns_node$noderandom-motion0;#disablerandommotion,Use“forloop”tocreate3nodes:forseti0$i3incrisetnode_($i)$ns_node,SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子(7),SeaSon,计算机学院-数据库中心,一个简单的无线网络的例子(8),SeaSon,计算机学院-数据库中心,无线场景的产生(1),生成节点运动模型setdest-n-ppausetime-s-t-x-ySource:Seens-2/indep-utils/cmu-scen-gen/setdest/网上还可以下载更多的模型，如组移动模型等,SeaSon,计算机学院-数据库中心,无线场景的产生(2),生成无线网络数据流CBRtrafficnscbrgen.tcl-typecbf|tcp-nnnodes-seedseed-mcconnections-raterateSource:ns-allinone-2.29ns-2.29indep-utilscmu-scen-gen,SeaSon,计算机学院-数据库中心,利用NS模拟前搞清楚的问题,SeaSon,计算机学院-数据库中心,NS2源代码目录,tclcode,example,validationtest,C+code,tclcodecore,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加协议（1）,添加别人实现的协议为什么我安装总是出错？环境问题，OS,gcc版本，ns版本解决办法1.修改环境，装相应的os,gcc,ns22.移植到新的环境，怎么移？gdb调试，没有别的办法！,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（2）,自己写协议路由协议？应用层协议？MAC协议？最好的方法就是模仿已有的协议，代表协议AODV,MAC802.11,Ping添加路由协议，从Agent继承添加应用层协议，从Agent(更灵活)或者Application（有些不能实现）,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（3）,示例：一个泛洪协议（Mflood）协议类型：路由层协议1.定义包头structhdr_mfloodu_int32_tseq_;/根据需要定义变量，这个灵活决定./包头访问的方法，你只需要复制下来就OK了staticintoffset_;/requiredbyPacketHeaderManagerinlinestaticint,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（4）,2.实现协议classMFlood:publicAgentpublic:MFlood();voidrecv(Packet*p,Handler*);intcommand(int,constchar*const*);protected:inlineintinitialized()return1,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（5）,3关联tcl对象与C+对象（模板）staticclassMFloodclass:publicTclClasspublic:MFloodclass():TclClass(Agent/MFlood)TclObject*create(intargc,constchar*const*argv)assert(argc=5);return(newMFlood(nsaddr_t)atoi(argv4);/PBOagrv4isindex_class_rtProtoMFlood;,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（6）,4关联tcl对象与C+对象的包头（模板）inthdr_mflood:offset_;staticclassMFloodHeaderClass:publicPacketHeaderClasspublic:MFloodHeaderClass():PacketHeaderClass(PacketHeader/MFlood,sizeof(hdr_mflood)bind_offset(,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（7）,目前为止，所有的代码工作都已经完成了生下的工作就是将这个协议编译到NS2中。需要修改一下文件1.ns-packet.tcl(ns-allinone-2.29ns-2.29tcllib)2.packet.h(ns-allinone-2.29ns-2.29common)3ns-lib.tcl(ns-allinone-2.29ns-2.29tcllib)对于我们这个应用层协议不需要修改,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（8）,1.修改ns-packet.tcl(ns-2.29/tcl/lib)foreachprot#addbyseasonMFlood目的：在NS启动的时候加载我们的包头。,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（9）,2.修改packet.h（一共修改两处ns-2.29/common）enumpacket_t/insertnewpackettypeshere/addbyseasonPT_MFLOOD,/Trace用到PT_NTYPE/ThisMUSTbetheLASToneclassp_infopublic:p_info()/addbyseasonname_PT_MFLOOD=“MFlood”;/与前面对应name_PT_NTYPE=undefined;目的：Trace中使用，协议构造函数SpTreeAgent()初始化时使用,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（10）,如果是路由协议如（AODV）还需要修改ns-lib.tclSimulatorinstproccreate-wireless-nodeargsMFloodsetragent$selfcreate-mflood-agent$nodeSimulatorinstproccreate-mflood-agentnodesetragentnewAgent/MFlood$nodeid$nodesetragent_$ragentreturn$ragent,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议（11）,还有这段代码(Mflood未使用)ns-mobilenode.tcl#SpecialprocessingforAODVsetaodvonlystringfirstAODV$agentinfoclassif$aodvonly!=-1$agentif-queue$selfsetifq_(0);#ifqbetweenLLandMAC,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议总结,5c+2t+1m(521规则)5c-必须实现的五个C+模块MFlood与MFloodclasshdr_mflood与MFloodHeaderClasspackt.h添加包头类型2t-修改两个tcl文件ns-lib.tcl与ns-packet.tcl有时候还会修改ns-defaut.tcl1m-修改Makefile，将新协议添加,SeaSon,计算机学院-数据库中心,添加新协议总结,关于添加应用协议如ping，跟路由协议类似，甚至跟简单，如果从Agent继承，除了不需要修改ns-lib.tcl之外其它类似。但是别忘了设置包头的大小，不然你发出的所有数据包头的大小都是0！PingAgent:PingAgent():Agent(PT_PING)bind(packetSize_,修改Ns-defautl.tclAgent/PingsetpacketSize_64,SeaSon,计算机学院-数据库中心,编译NS2(1),前面的过程是将代码添加到NS2里面，但尚未编译，只有经过编译才能使用。一般我们将我们所有的C+代码放在一个文件夹内，如mflood,然后放在ns-2.29/之下修改Makefile(无任何后缀的)添加如下红色所示代码，将mflood编译进NS2OBJ_CC=#addbyseasonmflood/mflood.omflood/mflood-seqtable.o,SeaSon,计算机学院-数据库中心,编译NS2(2),从cygwin进入ns-2.29目录下执行makeclean#删除所有的*.o文件makedependmake#重新编译ns如果没有错误，则可以编写场景测试什么时候要makeclean?,SeaSon,计算机学院-数据库中心,编译NS2(3),如果添加新协议，或者修改了多个协议公用的NS中头文件，如packet.h我们都需要重新makeclean然后makedepend,make。,SeaSon,计算机学院-数据库中心,编译NS2(4),修改了C+文件对于NS中已有的代码修改不需要修改makefile,只需要make添加新的模块或协议修改Makefile并重新MakecleanMakedependMake,SeaSon,计算机学院-数据库中心,编译NS2(5),修改了Otcl文件修改NS中已有的代码recompilesource添加新的代码source修改Makefile(NS_TCL_LIB),tcl/ns-lib.tcl(source)andrecompile都只需要make即可,SeaSon,计算机学院-数据库中心,调试NS,TCL的调试Gdb的安装调试,SeaSon,计算机学院-数据库中心,调试（1）,Tcl调试个人觉得没什么用途，如果你感兴趣我的space有安装方法SwowseasonC+代码的调试(segmentfault)调试工具gdb，另外自带的insight可视化界面，本质也是调用gdb下面介绍gdb的安装调试,SeaSon,计算机学院-数据库中心,调试（2）,gdb安装安装gdb，以cygwin为例重新运行cygwin的setup文件，选择界面中的keep（必须！否则会死的很惨的），然后找到gdb选择安装即可。重新编译NS2，添加调试信息修改Makefile在下面位置添加-gCCOPT=-g进入ns-2.29目录下面执行MakecleanMakedepend#执行这个命令过程中如出错，不用管！Make如果没有错误，就安装成功，V！,SeaSon,计算机学院-数据库中心,调试（2）,Gdb调试NS2以命令行为例进入ns-2.29(%为命令提示符)%gdbnsgdb即进入调试,SeaSon,计算机学院-数据库中心,调试（3）,调试常用命令bt列出运行栈中信息bsptree.cc:linenum在sptree.cc文件linenum行设置断点，注意中间”:”不能丢c相当于vc中continue,n相当于vc中nextdisplayvar，显示变量var的值其他的参看gdb文档NS中调试技巧以及演示,SeaSon,计算机学院-数据库中心,结果分析,场景测试工具使用及结果分析其他,SeaSon,计算机学院-数据库中心,场景测试,为了使模拟更接近真实网络，参数选择，非常重要！可以参看相关论文简单测试用两三个节点测试一下首发数据，根据trace文件分析。功能测试测试每一个功能，对于无线网络的，要测试多跳，各种拓扑。利用trace分析结果,SeaSon,计算机学院-数据库中心,参数选择（802.11b）,TheAntennaheightoftransmitterandreceiveris1.5m.ThepropagationmodelisTwoRayGroundmodel.Antenna/OmniAntennasetGt_1/TransmitantennagainAntenna/OmniAntennasetGr_1/ReceiveantennagainPhy/WirelessPhysetL_1.0/SystemLossFactorPhy/WirelessPhysetfreq_2.472e9/channel-13.2.472GHzPhy/WirelessPhysetbandwidth_11Mb/DataRatePhy/WirelessPhysetPt_0.031622777/TransmitPowerPhy/WirelessPhysetCPThresh_10.0/CollisionThresholdPhy/WirelessPhysetCSThresh_5.011872e-12/CarrierSensePowerPhy/WirelessPhysetRXThresh_5.82587e-09/ReceivePowerThreshold;calculatedunderTwoRayGroundmodelbytoolsfromNS2.*Mac/802_11setdataRate_11Mb/RateforDataFrames*Mac/802_11setbasicRate_1Mb/RateforControlFrames,SeaSon,计算机学院-数据库中心,常用工具以及结果分析,看代码推荐sourceinsight画图,gnuplot，xgraph命令格式如下，示例演示%gnuplotdelay.plotWindows下还有origin（收费的）分析trace文件使用gawk命令格式gawkfdelay.awkoutput.tr,SeaSon,计算机学院-数据库中心,常用工具以及结果分析,柯老师强烈推荐模拟wireless网络,可以用.tw/wordpress/?p=66生成无线网络场景，免去写tcl脚本的痛苦WIREDNETWORK,可以建議使用NSBENCH,SeaSon,计算机学院-数据库中心,SeaSon,计算机学院-数据库中心,常用工具以及结果分析,网络性能度量detailson/dunigan/tcptour/javis/tcp_rttvar.html5.packetloss6.Reachability7.CircuitPerformance8.BandwidthUtilizationandPacketsPersecond,SeaSon,计算机学院-数据库中心,常用工具以及结果分析,必须了解各种协议的trace格式分析协议性能的gawk代码柯老师的网站0/smallko/ns2/tool.htmNSFAQQuestion14/dchen02/FAQ.txt示例,SeaSon,计算机学院-数据库中心,使用Gawk分析结果,Gawk简介与NS相关的基本知识具体例子,SeaSon,计算机学院-数据库中心,使用Gawk分析结果,无线通信的trace格式s10.107722800_1_AGT-22tcp43021800-1:02:030213000r10.110474850_2_AGT-22tcp36021800-1:02:030213010,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Gawk简介,解释性的脚本语言变量以及数组不用声明按行处理有pipe功能，可以将处理数据传给shell,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Gawk相关语法,s10.1_1_AGT-22tcp43021800-1:02:030213000（1）.Gawk读入trace中的一行,注：列之间一般用空格区分,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Gawk相关语法,（2）执行动作Pattern1Actions1Pattern2Actions2Pattern3Actions3其中pattern为条件语句(或正则表达式)如：if（$1=“s”,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Gawk相关语法,（3）IO操作print、printf()、getline.（4）控制语句if(.).else、while(),SeaSon,计算机学院-数据库中心,Gawk工作流程,Gawk反复执行以下四个步骤：1.自动从trace文件中读取一行。2.自动更新内建参数的值（$n）。3.逐行执行程序中所有的PatternActions代码。4.如果trace文件还有未读取的行，则循环执行上面步骤13。,SeaSon,计算机学院-数据库中心,Gawk程序的框架,BEGINAgtNum=0;if($1=s最后保存文agtnum.awk文件,SeaSo