基于OPNET的拓扑结构的建模与仿真

1、基于OPENNE的拓扑结构的建模与仿真一、实验目的opnet的拓扑结构的建模与仿真二、实验要求1.采用opnet构建网络拓扑2.采用opnet分析网络的性能3设备及材料操作系统：Windows 2003/XP主机网络模拟器：OP NET三、实验内容3.1概述1)版本：OP NET 14.02)OP NETOP NET历史和现状NET公司起源于MIT (麻省理工学院)，成立于1986年0 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：第1阶段为设计阶段：

2、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;第2阶段为发布阶段：设计出的网络能够具有一定性能，如吞吐率、响应时 间等等。第3阶段为实际运营中的故障诊断、排错和升级优化。OP NET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。OP NET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。ii） OP NET 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:次化

3、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。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。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

4、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。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。OP NET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。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。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。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。动画。Modeler可以在仿真中或仿真

5、后显示模型行为的动画，使得仿真平台OP NET本身有自具有很好的演示效果。集成调试器。快速地验证仿真或发现仿真中存在的问题,己的调试工具OPNET Debugger（ ODB ）。源代码调试。方便地调试由OPNET生成的C/C+源代码。3)软件安装4)软件使用i)启动软件回区OPNET Modeler启动后的界面如图1所示:卜十|OPBET Eodeler 14”0 Educational Version莘 Modele刼Accelerating Ntwofk 总咅3RTI4lirnCFELC II DEfiwTiOFlDCriMiriOM I/ j0 ! . 第一层iI 工 丁 - - -

6、-mode 4?_ -i|f JKi口曲_林I讨划的扩展咸各U IdeD!:jriode_34.42 冋diI口 d _35rode ；nnrli_.171爲匕_3.2.1步骤1:创建新的项目和场景 1）打开 Modeler。2)从File菜单中选择New.。3)从弹出的下拉菜单中选择Project并单击0K。ClD-田EnTc mFVtjtCl bAA4.ElU4：|j0p. Tp-b.-c-sr tivipC-*:-vw :虽斥3(C EIQ Shr-Fi* U|lHr-|.l4)Yrju can slirt Wh in iftpty些lU 心eXeutd Ct ft it fr yowr

7、 ntitsin 6hj*ela fro* Iht ftbj*ct_paltt* or import Jirfrclly frt* IrhportJTorETCF dttt loiffM.ImportImportImpprtImpottImportLrflalsfroftronfroft fror*ATM text 艺辽2Circiii t Switch Text FilfsCi ConfiDmVHE ServerXML单击OK按钮，出现开始向导，创建新的背景拓扑图，如图 4所示:+1 St artup Tizazd: Init i al Tapologj图4.开始向导：创建新的背景拓扑图5）

8、单击Next，选定网络的范围，如图5所示:IXScaleZrtdl tst(ffiLts,kilflfflfrtfrra,*5.斤7奇弋uLdlEttl亡吐ofyoiu-iifctwdrk/科呱呷I 1span：JjOOjts:peters j龙 EecIc I Nftxt y I Qui t图6.开始向导：指定网络大小7）单击Next，选择OPNET自带的对象模型家族种类，如图7所示:也 StflXtup TjHnxdF Selfipt TecbnnlneiR?U 沁1 FullyIiteluit?S rvrJL_Inl 1IBServtrs_SufiNft“pNo3ITL&dfrl_Li3

9、t (SMdlTJACit urburEt_?ftl4tttNqirditpartSaWHTS恥UMTS dvHn匚JIBSlliel I ElyftU. will113ft in y-Dnr MtTork. E .： It I Riii t图7.开始向导：选择对象模型家族种类8）单击Next，再次确认环境变量，如图8所示:9）单击完成，这时出现大小和规格如同所指定的工作空间，同时弹出一个对象模板（包含刚刚选定的对象模型家族的所有模型），如图9所示：通过对象模板中的节点和链路模型来创建网络模型。节点模型：代表实际的设备。链路模型：代表连接设备的物理媒质，可以是电缆或者光缆。可以通过对象模板中的

10、图标直观地看出节点模型和链路模型。 可以使用以下三种方法之一创建网络拓扑:导入拓扑图。从对象模板中选择模型并放置在工作空间中。使用快速拓扑配置工具（Rapid Configuration）整净ui 口 丸ca删为昼I阳崔計纠癥：4si魁国 j1? s-1 Objoc-t PTilwtt 5 Trno-: rroj oct J-ffcennric I口回因3 =i制 Sbu-cK Tij- ILUV IDi u_d*- V L r bLa-x e_Z ui* l-T ! 4-E F_1xBSIt n plL t.Cr*A.L* Cue Lcn fa d*lr“4 HqJ, Fiw出日 HpJ*

11、raK*l Pod*rijtvd H皿EtXkb-jibt I OB L-EdT- -caJ. Zutaa LS .tvlLi 1. SpEhv*宅Nvbil EpHmI.SobriEH.LpI lS. CtT, O. g图9.工作空间和对象模板322步骤2:创建网络拓扑叵区Topo logy - Rap id Con figurati oniPioject; pioject1 Scenaiio: ffcenajiol Subnet: toprOffice HetvoiklQikn Dbj* 亡 L t 心 wLUOpen &viott3OTii P1：.：1T.5M.DM.：?taiFXPw

12、t E.rfwn-ct ntTLcxQonEifur Link BLvshxXLXt4JltCb- V L Cu.L L LTi D av-L e * Rd dil.Crmfi cur-iti rnk .D aTaI AOpen Ed.i CMuwctLTLty ViEord.3“卜Hfefiiife rrfcjtctaTy.u- 丁$九_|亡 LAPy Jia LiL .Kuidjan HahiLit.71*吓 ZIJC Drti EYttify Linke.CU-L+LShared Kihk&owskThF沖胡HoJaif AJUlI tiQflfea+TiFfPCTt Top_._ vp

13、 rotoco ln_vfun cti on_v mod 其中 vp rotocol 为模型用至U的协议，可能同时用到几个协议vfunction代表模型的大致功能vmod模型派生类别。选择中心节点模型为3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge这是3Com公司的交换机。选择周边节点模型为Sm Int wkstn,并设置节点个数为30。选择链路模型为lOBaseT指定网络在工作空间中放置的位置： 设置中心的X和丫轴坐标为25,设置局域网的半径范围为20。设置好单击OK按钮，如图12所示:.1 Rapid Configuration: StaiModelsCenter nod

14、einodeL: 3C_3SII_L1OO_33C2Jfernodemodel：| Sumter:LinkFlac errantCenterX：依Y: 25HadiuE： JSOlSelect Hciels.OKCancel图12.快速拓扑配置对话框项目编辑器中出现如图13所示的网络拓扑。图13.快速拓扑配置后的网络模型接下来，需要扩展这个网络，首先增加一个服务器。这时将用到第二种创建网络模型的方法：在对象模板中选择模型并放置在工作空间内。匚叵区打开对象模板，找到Sm_lnt_server对象，并将它放置在工作空间中。】S(: Kn：4 E 1-1； H-C：-KII E I O I Sl l

15、IlILN I : t llpp OFT I 匸总thl4 dj I 1*adp呂旨NQWsiao爭乎畔旦勺庄启h冰塁j_uar4Cfi#rhui Cri-4-1.4 Cnstfl# 3.4tl.VLn KMVLE UC -kd* VLrvl-i ii_l BlTLJ-vl-i ia_l tai_vLrHlCDOlkLlTlx-I I1dP LXB-1 DdeU3UIHT_IUCt 伽 corhytruwfcrtWTSTSjdimrt qii li “K VUJft占Lirip.11舟13Tinofjhdnuh_27nt_oW9c:IT-!XD-i f L-ni Elf TiEiZn.t E*

16、rePj-r* :叮 ZOU vipEF C: -pqriL-l sa L! L, irLDLutlH I cof-jr I tJic ：OLD4u-cb ly uua fAru 皿1 2 bkUl wob. Lntfl- 蛀如叫巾nka IBb* 1 !- 1 nrii_ 叩厂如亠込、fMrwdiZF 7斗声?kNIjCL *1 SttlijulCloifSK皿riodt riodtlx3C_5SII_ J K_3&m_-*s_nSE_*43_jf3 Fiitd Jkd*Sri.FzE.l-Jfrnf i Enq-ltlxL LQBu.r hvCLix Ijok ELhu-uh I口日“丁图

17、14.从对象模板中添加 Sm Int server对象接下来，需要连接服务器和星型网络:在对象模板中找到lOBaseT链路对象。在服务器上单击鼠标左键，移动光标，再单击星型网络的中心节点。这时出现连接两个节点对象的链路。单击鼠标右键结束链路创建。图15.连接服务器和星型网络最后需要为网络配置业务，包括应用定义(Application definition )和业务规格定义(Profile definition )，设置业务涉及的内容较复杂，本例程不作要求，因此模Light database 业板中应用定义对象和业务规格定义对象的参数已经配置好(为务)，只要将他们放置在工作空间中即可。在对象模板

18、中找到Sm_APPlication_Config对象并将其放置在工作空间中。单击右键，光标重新移到对象模板中，单击 Sm_P rofile_Co nfig，并将其放置在工作空间中，单击鼠标右键。关闭对象模板。Pic u 1 Kct z pEU j cf iz-L 1 buinuc xu z srizenuc xuSubncf-L : t up_Ol：rxi:i=口冋冈EiltVit* Sccn&ri-n-s Lopclocz Tcaffic Servi.-ce-s EvotocoLs EetDo匚tnr Flow 止nelysisDES JDITV 口-o 呂larai a 归|竽 零 b m

19、 a 阳 叫.屮丨嗾si 魁 s(xii11.5nod l 5id卜二 、电心.JOJ, h岂-IInode Z3 / f 七 i naZE I ODde iZk 我 f IgTr/ (flmJ社F、 r 4 nodc_3 % 1nida_44nodE.BXpplkulon_O*leldiririciit_JZHnv 31IMIi lRDwilni ll-an ,nodemanoda Z= F TTi- cSDIC u-In *= Car p= ra ei an . Tlu* . n诂 a-rfc . I/ru弓 rH-=rUO kzMlHBhub 0 0Ct 0 0图17为以太网服务器的内部

20、结构，它由几个模块以及连接模块的包流和状态线组成。在仿真过程中，来自客户端的数据包被收信机hub_rx_0_0接收，然后由下至上穿过协议栈到app licati on模块。经过处理后，又沿原路返回至发信机 hub_tx_0_0，最后被传输到客户端，如图18所示:图18.包的输入输出接口模块一收发机接下来，我们来看看传输适应层tpal模块的内容。在节点模型编辑器中的tpal模块上双击鼠标，打开一个新的进程模型编辑器，如图19所示:阳Mil) i IjftEd；5E i)l t：saF_ae.i 1/血巳wiEfi/LT-L-rr - iiiiiirr Il I mill I!l!lIllllll

21、lllllll一Tili Edit pUtrf.Mf 呵EloplnV询血he Kilp此0 0囤囤国回孚回区I“I Pr 口匚 3fS IiHcIrI ；1 |l；t_v3赳In!T一!=1.- -rIL漣PbOTFQ3/1fsa/TiF：. iTf711门估叽咤J图19. tp al进程模型在init状态的上半部双击鼠标，打开它的入口代码。在init状态的下半部双击鼠标，打开它的出口代码。进程中的每个状态（图中红色的或绿色的圆圈）都包含一个入口代码（executive）和一个出口代码（exit executive）en ter它们由C/C+代码组成。入口代码在进入状态时执行，出口代码在离开

22、状态时执行，如图20所示:” 山T丄 I 二 n 七及I 卩叶 匸+TpU4： 5 s I I Er tF -I j - -严 to ge二 rrn-Fi gi rec f*. Q i IP? j；i 1 ri【i-e .EEt_-3* -h C) 0_ FvlI n* I I Il 11 lirt g4S中 Mill arTi-jPsJ* 1 I- LL. TLi 一 ”行=rif7F二.-/1 r rnt_ii_r_0- fLpa _r.t.j d,. cn_4rrj _i：Pi ：_JUt_K基二L4t | |acrltn 匚norrJ nJpal_C r-Dr 匚“1；厂/-孑 记 丈

23、 O g 十 一PIjilL-.舌号 TJHi nr ： pi- -匚厂-J |I . M 5 J - Cell 日厂 *Jop_p|-l_nbn_bliJC Cl Ir len Cchirr *I);:tLfipyry rh wfJ I严 nJ- 1 ccrintcTil -output ： ti-e-ferrn. ：口 Idtnc I*/严 Id -aCtftne SlE I6rtf 3iapr*dtGC；i=/MuECra UHE - P_TCipi_C_LOLw-C I _ Lit 1 Q. 口 PC _ra PC_A E E DC E b . OPC3 r .= FH) S1 t n

24、iHi_crFbH !_!：_ pjrICOcs il _trrDr iu 上心1 亡 ro g 亡 u ifiLb-ttr- o itti 二: ijcp匚 $匚 re-sis |ccrintcTiQ-D :hLabiqK fl-1 the outpt Ttrr-arz .n*ifi_prorD匚cl = ceC-Fi SF;/* F r -c n-H t T Hh Dupu *tr*Mr -i ndax _/_ts； rrrvobl I ； H-l-_ TuUii 越耳(i L*-i I _ i- -i. 0 应二一斛前兀匚匚和 f(j 白二CUE i r 屛巳 5可片 i)1 f Ctc

25、_i：rtJ1 d EC日IH一 HZAk H口 J p.SF|-O- e ri iLch 占 ri,i 0 IE if u l“i| .4 IN hfc 呷n.E1 r一一fltt尸_y导工 Isti-rruti中日. a c 5匕san 上 tp-tre-an-i dt?J = JP-T pil_t ic iri二uT若. */lll?fl #6 JI a * W-* ift_W.a|ijC., a JIif tmnd_Dbji t 0p_3P 1 TD_ZhrjLI：i:pf片“亠零 w i t-1 * u芦gr， r.i -pii- q -it* - j pn Lh,rra-nr-i

26、IKrtn-li dT rb n*-nc*5, +4fr_p-g- 17j+rn-1r?p-*_Oi Sr-uwcr ，尸二具-J JEU.丄 fp內丄-1 门.*brs c_* cEtheme，选择 Load(bits/sec)统计量，如图 22。C）单击OK关闭对话框。i I ； r R; II II/ llIl J Ifj II .叵Hs_+王#亠1 *亠于可-+爭曰lB-a.tl QIIE Module Stati sti nK4d Srtiitics I ME: ACE ThitcbQd Appli call Oh Dewi and CTU CuSlQE hppli c机ti 4h

27、_ DMCr1 Ethu-nclEur = C Duratioii (sec)Burst OOFPBurst Size Collixi on CfluiitDly =) k4ija 屮 u )informationDlaECiriptiOTK；Load (rn bits唐巳亡submitted to ethernet byar bf dl other higher layers in (his rocte.? _ umr-q Co：=- gI T544 34彌*门“4日 & 4CktE/E4clTraffic Reeivd Git*Traffi c Rec-i vtd (fci ts/s-ee

28、 Traffic Rec-ivtd jackets)Ttaffi e Kee*-i vtd Qacket-i/ TraiLMiOb ALterhpti row? HostITHP ZLnterfuc IT Pr ocezsM-Ifv6Str-tgB- Cli n.tStor-tga- So-rvar Ttq*iis*L*irLg Cu=aE A.ppJ.i?-&.iici lUsp中Tiding Cue!cim AppLjtt fli REVT 肮F Srvr Server ServerIr w a lyl e: Ijne-orCoLlecli on mode: BucketTotJ otvo

29、Ziii-slum/timflHttii 钞.Hadi Fy. |Data Qollction (5vector J-bia厂 Raurd stotistiff zim#耳ipn 厂 C-enr3te livDB Entrr DS QuerrQK图22.选择结果统计量全局统计量可以用来收集整个网络的信息。下面，我们通过选择全局Delay统计量来查看整个网络的延时性能。d）在网络编辑器的工作空间（避免指到对象）上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择 Choose In dividual Statistics，图 23。e）单击Gobal Statistics树型结构，找到并点开 Ethernet节点

30、统计量，图24。f）选中Delay（sec）统计量，图24。g）单击OK按钮关闭对话框。Pz u J ecf. z pz u Jc-cL ScEnax 3.u : acceriTix 3.uSii/bnul.二 *L up. Off3.cif 口叵冈ttl &di t 卑七 atnarioz lopoLoey Tcaffic 5rvi.ce5Eroto匚oLm HttDnctar Plow tnilyzizOES 3DMV 加环 也讥Hw* H.Iji帖色M a /Hfa Qq 萼辛爭 * A芳旳q 礙I空01 曷目日Jnod.l ft K番.0-5,x37 E/ likW rodcC23-呼

31、anode 2?p/FiodlZooriZOMEdilHo*Ho*W.D5T :册：To SwlaMidnTo U.1(hatTo WindowF-b.l-iir4 黒百l.prt.dS4lLC14 JS4lL4C14 JInJeodc OObj Acts tlodAz inLotTd4i intoFeronl SubnetSpecific Sutnfl-t.Choo4 Tcijdivida-bl IKES Eldt让liizs.&Eull=FifiJ. lap kAEikL-tfp4h BfiS LdgDES Anim.l轴 r 孰ibwl匚 cpYrih二 ；u ItlAInf c- Cc

32、-rpe razian ., ，、“ Turk.r End -f.ljl:亠+上丄图23.设置网络全局统计量jl-OibAl Statistics_ jyTE JUTE HhitibgriZ *My_ ftri dgs_ C-uhcJ Cus-tom Aplicati4b pp Entry DB query bHCPDSAmilSt.Al sti c ixtfDnLi onVEcri m n；This statistic represents the end g end 血Isy of 孝II pa匚kete received by all the statiorks.|E|叵冈：ZHTTP

33、IT rrv6 MoVila Mobile PIB-SH Pr i nt Et o KTT MPNG KVT KTf STF rcT TVRAjnEr Vidfio Eanfrancinf VUdf Voi C4 mrHr aw slyl: lin宅甘二IModi y. . . IKoi* Etati sU cs Link Stati eU ciCcllaction mada BucketTot J. of fdefaiiltvaXucsModi 0 Isamplt msanU at i CQllm 毗 i pn丽 Giner at c 宁亡匚tor dit*厂 Kicerd aLli sti

34、 c 佃imati立n 厂livft Et 4ti iti c厂 Gsnttili S亡kla ditiDtCoxic*! I图24.选择网络全局延时统计量324步骤4:运行仿真F面，可以准备运行仿真了。a)在Edit菜单中选择Preferencesb)在查找文本框中输入repositories”单击Find按钮，图25。c)在弹出的对话框的左下角单击Insert按钮，在文本框中输入stdmod,然后回车,图 26、27。d)单击 0K 关闭 repositories 和Preferences 对话框。-1 Fcflferencea Editor - C: XDocuunts and. Set

35、tinpaXprofessoiXap.宜dal.jfaxjSex thAte* uie by厂 Ad.ruLC4d rk4v= JDiscrete ETcntu_.3S-flLl )1 亡Wrk RcfpDSLlorits fls 6fl-BLl HwWerk ElifpDsLtrit= Flx CamcK K4tw Rap口SLlfri. IhWwhLinking S.Opl3iaEcd Ktlnrrii TScpgitaric*!./UEiarG bj 也 1*-仙 wVdlui-InfoirnkthGiiBccirhpticai： 5t of cod# t叫lories lo fot s

36、inuI-itiDii tfl-E：rtpositoratsQECU1C41I Bp I1)首先，需要确定repositorieSS性设置正确:图25.确定repositories属性设置图 26.编辑 Network Simulation Rep ositories-*1 Preference? Edit or - C;j and Settinc-sprof ?33Dr(vF_-adBi. . . L iftl |xIjtf Ml貧 Vy I Qt 阿PT* I田i Uhsort* fvtnt SliytiIe厂VLtW优化仿真核心:I HaneV J-d*iDiaertAt tTcnl.l_ _ iDiaerttt ItchI. SiplatiiB- . |R町xiuHpi FH3=