基于NS2的随机数的产生实验报告

1、网络仿真实验 实验报告课程名称： 随机数的产生 专业班级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 浙 江 科 技 学 院目录一、关于随机数产生器11.1种子（Seed）和分布（Distribution）11.2设置种子11.3设置分布1二、实验步骤32.1.测试随机数产生器:32.2.一个在网络仿真中应用到随机数产生器的完整实例:5（1）仿真的网络结构图5（2）效果评比指标：吞吐量 （Throughput）5（3）TCL程序代码5（4）分析awk程序代码8（5）种子数量变化10（6）变量分布时11（7）FTP数据流数目变化14三、 参考文献16背景知识： 随机数的使用在网络仿真实验的过程中非常重要，

2、凡是网络节点在一个仿真中的位置，或者是应用程序在何时开始传送或结束数据传输，都会用到随机数产生器。因此，在本实验中，我们将学会如何使用NS2的随机数产生器及其应用。一、关于随机数产生器1.1种子（Seed）和分布（Distribution）随机数产生器所产生的数值是由种子和分布所控制的，不同的种子或者是分布就会产生不同的随机数。当一个种子和分布决定之后，随机数产生器会产生一出一个由一长串不同数字所组成的表格，当需要一个 随机数时，随机数产生器就会去选取这个表格中的一个数字，当需要另一个随机数时，随机数产生器就会去选取这个表格中第二个数字，依此类推。所以当使用种子 和分布相同时，得到的随机数就会

3、相同；若不同时，得到的随机数就会不同。在NS2中， 若种子的值是0，表示 每次执行程序的时候，随机数产生器都会产生出不同的表格，也就是说每次的得到随机数都不相同。1.2设置种子若要在NS2中产生一个随机数产生器，并把种子设置为1，则可以把下的程序代码放入tcl code中。set rng new RNG$rng seed 11.3设置分布(1)Pareto Distribution: 要提供expectation (avg_)和shaper parameter (shape_)参数，实例如下：set r1 new RandomVariable/Pareto$r1 use-rng $rng$r1

4、 set avg_ 10.0$r1 set shape_ 1.2(2)Constant:要提供平均值（avg_）参数，实例如下所示.set r2 new RandomVariable/Constant$r2 use-rng $rng$r2 set avg_ 5.0(3)Uniform Distribution :要提供最小值（min_）和最大值（max_）参数，实例如下所示：set r3 new RandomVariable/Uniform$r3 use-rng $rng$r3 set min_ 0.0$r3 set max_ 10.0(4)Exponential Distribution:要

5、提供平均值（avg_）参数，实例如下所示：set r4 new RandomVariable/Exponential$r4 use-rng $rng$r4 set avg_ 5(5)Hyperexponential Distribution:要提供平均值（avg_）和cov_参数，实例如下所示：set r5 new RandomVariable/HyperExponential$r5 use-rng $rng$r5 set avg_ 1.0$r5 set cov_ 4.0二、实验步骤2.1.测试随机数产生器:set rng new RNG$rng seed 1puts "Testin

6、g Pareto Distribution"set r1 new RandomVariable/Pareto$r1 use-rng $rng$r1 set avg_ 10.0$r1 set shape_ 1.2for set i 1 $i<=3 incr i puts $r1 valueputs "Testing Constant Distribution"set r2 new RandomVariable/Constant$r2 use-rng $rng$r2 set avg_ 5.0for set i 1 $i<=3 incr i puts $r2

7、 valueputs "Testing Uniform Distribution"set r3 new RandomVariable/Uniform$r3 use-rng $rng$r3 set min_ 0.0$r3 set max_ 10.0for set i 1 $i<=3 incr i puts $r3 valueputs "Testing Exponential Distribution"set r4 new RandomVariable/Exponential$r4 use-rng $rng$r4 set avg_ 5for set i

8、 1 $i<=3 incr i puts $r4 valueputs "Testing HyperExponential Distribution"set r5 new RandomVariable/HyperExponential$r5 use-rng $rng$r5 set avg_ 1.0$r5 set cov_ 4.0for set i 1 $i<=3 incr i puts $r5 value执行结果：2.2.一个在网络仿真中应用到随机数产生器的完整实例:（1）仿真的网络结构图如图所示，r1和r2是两个路由器，其中的链路是采用First In Firs

9、t Out(FIFO)的队列管 理机制，频宽是1Mbps， 传递的延迟时间是10ms。 来源节点s1、s2、s3和目的节点d1、d2、d3之间有三条FTP数据流，而这三条FTP数据流的起始时间是由随机数所产生的，但是时间都是0-1s，且每条数据流都会传送5s。（2）效果评比指标：吞吐量 （Throughput）定义：单位时间内，所有目的结点的平均接收数据速率Throughput=(某段时间内所有目的结点的数据接收量)/(统计的这段时间)另外要补充一点的，在论文的实验中，在计算数据接收量并不是从模拟的起始时间就开始统计，而是让模拟经过一段 时间，进入稳态才会开始统计。（3）TCL程序代码 set

10、 ns new Simulator#打开一个trace file,用来记录封装包传送过程set nd open out.tr w$ns trace-all $nd#打开一个NAM记录文件set nf open out.nam w$ns namtrace-all $nf#设置TCP flow的数目set nflow 3#设置路由器set r1 $ns nodeset r2 $ns node$ns duplex-link $r1 $r2 1Mb 10ms DropTail #设置queue limit为10个packet$ns queue-limit $r1 $r2 10#设置TCP的来源节点和目

11、的节点#建立来源和目的节点与路由器的链路for set i 1 $i<=$nflow incr i set s($i) $ns nodeset d($i) $ns node$ns duplex-link $s($i) $r1 10Mb 1ms DropTail$ns duplex-link $r2 $d($i) 10Mb 1ms DropTail#建立TCP的联机，并在TCP联机上建立FTP应用程序for set i 1 $i<=$nflow incr i set tcp($i) new Agent/TCP set sink($i) new Agent/TCPSink $ns at

12、tach-agent $s($i) $tcp($i) $ns attach-agent $d($i) $sink($i) $ns connect $tcp($i) $sink($i) set ftp($i) new Application/FTP $ftp($i) attach-agent $tcp($i) $ftp($i) set type_ FTP set rng new RNG$rng seed 1set RVstart new RandomVariable/Uniform$RVstart set min_ 0$RVstart set max_ 1$RVstart use-rng $rn

13、g#由随机数产生器去决定每一条flow的起始时间（在01s之内）#每条flow传输5s，并在指定的时间，让ftp开始传输和结束for set i 1 $i<=$nflow incr i set startT($i) expr $RVstart valueputs "startT($i) $startT($i) sec"set endT($i) expr ($startT($i)+5)puts "endT($i) $endT($i) sec"$ns at $startT($i) "$ftp($i) start"$ns at $en

14、dT($i) "$ftp($i) stop"proc finish global ns nd nfclose $ndclose $nf$ns flush-traceexec nam out.nam &exit 0#在第7秒时去调用finish函数来结束模拟$ns at 7.0 "finish"#执行模拟$ns run（4）分析awk程序代码BEGINinit=0;tartT=0;endT=0;action=$1;time=$2;from=$3;to=$4;type=$5;pktsize=$6;flow_id=$8;node_1_address=$

15、9;node_2_address=$10;seq_no=$11;packet_id=$12;#记录类型是tcp 动作是dequeue 发生事件的时间介于1.0-5.0#由于新增结点时，结点建立的顺序为r1 r2 s1 d1 s2 d2 s3 d3 所以相对的#结点id就为0 1 2 3 4 5 6 7if(action="r"&&type="tcp"&&time>=1.0&&time<=5.0&&(from=1&&to=3)|(from=1&&to

16、=5) | (from=1&&to=7) if(init=0) starT=time;init=1;#记录在这段时间中离开队列的封包大小总和(in bytes)pkt_byte_sum+=pktsize;endT=time;END #计算1.0-5.0s的平均带宽printf("startT:%f endT:%f n",startT,endT);printf("pkt_byte_sum:%d n",pkt_byte_sum);time=endT-startT;hroughput=pkt_byte_sum*8/time/1000000;pr

17、intf("throughput:%.3f Mbps n",throughput); 执行方法：$ns 3.tcl$awk -f 6.awk out.tr（5）种子数量变化当种子Seed=1时当种子Seed=2时当种子Seed=3时当种子Seed=4时当种子Seed=5时不同的种子数的结果填写不同的种子数的结果SeedThroughput (Mbps)10.78820.80030.79940.78450.801Average0.7944（6）变量分布时Uniform分布时：（max_1，min_0）Pareto Distribution分布时：Constant分布时： Exponential分布时： HyperExponential分布时： （7）FTP数据流数目变化当Flow =3时当Flow =5时 当flow=10时当flow=15时 当flo