基于OPNETModeler的扩展WLAN仿真及实测研究

1、2008年第06期，第41卷 通 信 技 术 Vol.41，No.06,2008 总第198期 Communications Technology No.198,Totally基于OPNET Modeler的扩展WLAN 仿真及实测研究李 满， 谢卓奇， 郭 杰， 李 鸥， 胡捍英（信息工程大学 信息工程学院，河南 郑州 450002）【摘 要】扩展的无线局域网 (Extended WLAN是网络终端通过接入点（AP）与WLAN 外的节点通信并进行相互之间连接的网络。文章使用OPNET Modeler 对扩展的WLAN 进行了研究和仿真。在现实环境下搭建了WLAN 并使用测试软件NetIQ C

2、hariot 和Network stumbler对网络进行实测。从理论与实践上得出对比，较全面分析了WLAN 的性能。【关键词】IEEE802.11；扩展无线局域网；OPNET Modeler；NetIQ Chariot【中图分类号】TN915 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(200806-0026-03Simulation and Measurement of Extended WLAN Based on OPNETLI Man， XIE Zhuo-qi， GUO Jie， LI Ou， HU Han-ying(Information Engineering College

3、, Information Engineering University, Zhengzhou Henan 450002, China【Abstract】Extended WLAN is a network in which the workstations communicate with each other and with nodes outside their LAN through the Access Point (AP .This paper describes investigation and simulation of the Extended WLAN based on

4、 OPNET Modeler, including the measurement the performance of WLAN with NetIQ Chario and Network stumbler through settting up a WLAN .Finally, by comparing theoretical and practical results, the performance of WLAN is presented.【Keywords】IEEE802.11；Extended WLAN；OPNET modeler；NetIQ chariot0 引言随着无线网络技

5、术的发展，无线宽带接入技术正在改变人们接入并使用Interner 的方式，从全球范围来看，基于IEEE802.11标准的WLAN 如同蜘蛛结网一般正在覆盖越来越多的区域。国内也有很多科研机构，大学，公共场所提供了WLAN“热点”接入服务。OPNET Modeler 是采用面向对象的建模方法和图形化的编辑器，用来反映实际网络和网络组件的结构，提供全面支持通信系统和分布式系统的开发环境。OPNET Modeler 灵活的层1次建模方式能支持所有网络研究相关的通信、设备和协议。文中使用网络仿真软件OPNET Modeler对扩展的无线局域网（Extended WLAN）进行了仿真和研究，并在现实环境

6、下搭建WLAN 并使用测试软件NetIQChariot 和Network stumbler 对网络进行实测。较全面分析了WLAN 的性能。1 基于OPNET Modeler的扩展WLANOPNET Modeler 支持以下几种WLAN 网络架构2的仿真：无线自组织网络（Ad-hoc），基本WLAN (Infrastructure WLAN,扩展的WLAN(Extended Service Set和无线骨干网（Wireless Backbone）。参考文献3,4对了Ad-hoc 和Wireless Backbone两种网络架构进行了仿真研究。扩展的WLAN 既是实际应用中的无线接入网络，我们用之

7、完成日常办公并接入Internet 如同使用有线宽带接入技术一样。但多数用户对整个WLAN 的信号覆盖、信道分配、SSID 划分、是否存在冲突及位置、流量、信道呑吐能力及协仪分布等情况并不了解，而这些因素却是决定用户整个无线NetIQ Chariot能够评估网络应用的性能和容量，对网络和设备进行压力测试，得到设备及网络在不同应用、不同参数下的吞吐量、时延、丢包率、反应时间等性能参数。NetStumbler 支持服务集识别符(SSID、无线加密协议(Wired Equivalent Privacy-WEP、开放式认证、共享密码认证、MAC地址认证等，常用来搜索区域内的无线网络。收稿日期：2008

8、-01-08。作者简介：李 满（1981-），男，硕士研究生，主要研究方向为无线资源调度；谢卓奇（1981-），男，硕士研究生；郭 杰（1978-），男，硕士研究生；李 鸥，博士生导师，教授；胡捍英，博士生导师，教授。26网络性能的重要指标。如果无线网络部署合理，网络划分适当，整个无线网络性能足以满足日常办公的需要。那么我们在架构网络之前使用OPNET Modeler这样的仿真工具分析并预测整个网络的性能将对以后网络的配置和使用起到积极的作用。占应用业务流的百分比为25。最后模拟现实环境配置了干扰噪声节点（jammer），设置为单频噪声，频带2.4GHz,带宽0.1MHz。（4）收集网络仿真结

9、果的统计量：Ethernet的网络时延、WLAN的时延、WLAN的负载和吞吐量、WLAN的丢包率。AP 的负载和吞吐量。（5）运行仿真，发布并分析结果。2 扩展WLAN的建模与仿真文中在OPNET Modeler仿真平台上对扩展WLAN 建模并进行仿真。建立如图1 所示的模型。3 仿真结果发布和分析仿真中，基于IEEE802.11b 标准使用OPNET Modeler仿真，结果如下：整个扩展WLAN 网络既Ethernet 的时延如图2所示，网络初始化结束后，整个扩展的WLAN 进入了稳定工作状态，网络时延很小，约为：4.5ms。如图3所示，初始化以后WLAN 时延较小且比较稳定。 如图4所示

10、，在传输速率设置为11M/s，各个无线终端在进行video Conferencing和基于IP 的voice 等业务的情况下，WLAN的传输速率可以达到9M/s并进行稳定的传输。由图5可以看出，在系统稳定传输的时候，丢失比特数相对吞吐量来说非常小。系统可靠性很高。如图6所示，将如图1所示场景NET_WLAN的噪声模块去掉得到场景NET_WLAN11。有噪和无噪两种场景对比来看，有噪声场景丢包率明显增大。但是从各无线节点以及它们发起的互联网应用业务来看，日常办公情况下的类似微波炉的单频噪声对WLAN 网络性能造成的影响很微弱。图1 扩展WLAN 拓扑使用了Ethernet 服务器、IEEE802

11、.11无线服务器、无线接入点（AP）、若干IEEE802.11无线终端和普通Ethernet 有线终端的模型。使用OPNET Modeler 仿真可以大体分成以下几个步骤，分别是配置网络拓扑（Topology），业务配置（Traffic），结果统计量收集（Statistics），仿真（Simulation），调试模块再次仿真（Re-simulation），最后发布结果和拓扑报告（Report）5。具体实现步骤如下：（1）配置网络拓扑，文中使用AP 形成两个架构基本服务子集（Infrastructure Basic service Set）, 既BSS1和BSS2。整个网络仿真模型构成一个扩展服

12、务子集（Extend Service Set）。（2）设置无线结点的主要属性如下：数据传输率为11Mbps,物理层配置为直接序列扩频方式（Direct Sequence DS ）, 信道接入控制为分步协调方式（Distribute coordinated function DCF），其他属性为系统默认。根据OPNET Modeler离散事件仿真的特点，设置网络初始化时间为100110秒。使用精确业务建模并加入背景业务。将标准互联网业务如：FTP、Email、video Conferencing、Database业务、基于IP 的voice 业务配置给3台服务器，使之支持上述业务。所有网络终端随

13、机配置本机所使用的业务。背景应用业务流 图2 Ethernet的时延图3 WLAN的时延27 图4 WLAN 的吞吐量图7 接入点B（AP _B）总负载和吞吐量4 实测结果和性能评估做了两种扩展WLAN的终端传输实测：两无线终端经AP的数据传输以及无线终端经AP和有线站点之间的通信传输。文章将以无线终端经AP和有线站点之间的通信传输为例说明，如图8所示。实测中文章使用了IEEE802.11g标准的无线终端。 有多个802.3u 接口的 图5 WLAN吞吐量和丢包率如图7所示，以接入点B（AP_B为例，在系统初始化结束后，IEEE802.11无线终端开始运行本机业务，接入点AP_B的负载和吞吐量

14、就急剧上升。AP_B的吞吐量和负载比例保持在60以上，在无线终端配置了大业务量的情况下，网络性能 很稳定。 无线网卡移动站点A图8 无线终端与有线站点的通信测试使用测试软件NetIQChariot 和Network stumbler对网络进行实测，得到室内环境下无线终端经由无线路由器（Access Point AP）与局域网服务器通信的实际数据。测试100个数据包从A 计算机发送到B 计算机的情况，为了提高网络的满负载率，同时开启10对PAIR。测试结果如图9、10、11所示：在WEP 加密的网络环境下，信噪比是35dB、 图6 有噪声和无噪声场景丢包率对比网络传输速度支持54Mb/s。数据吞

15、吐量的平均值为24.145Mb/s，而响应时间为：0.330s。图9 WLAN信道参数图10 WLAN吞吐量（下转第32页）28 错处理片断都应该是一个整体设计方案中的一部分。通过代码检查，测试系统差错处理方案是否合理，方案是否可以处理所有可能发生的错误，方案中是否存在泄漏设计细节的问题，是否存在不同的差错处理方案。 4.2 接口容错10的处理安全缺陷。参考文献1 Murugesan S, DeshpandeY. Web EngineeringM.第1版.中国:湖南文艺出版社,2003.6:12 Andre Lue-Fook-Sang.Chrooted Snort on SolarisEB/O

16、L. http:/ www. 3 Microsoft. Microsoft 安全公告 MS04-012 Microsoft RPC/DCOM 的累积性更新(828741. EB/OL. china/technet/security/bulletin/MS04-012.mspx,2004-3-9 4 Microsoft.Crystal Reports Web 查看器中的漏洞可能允许信息泄露和拒绝服务 (842689EB/OL. technet/security/bulletin/MS04-017.mspx,2004-6-85 Kost S. An Introduction to SQL inje

17、ction attacks for Oracle developers. EB/OL. 2004-3-256 殷正国.针对SQL 注射攻击的一种集成防御策略D.南京: 南京理工大学,20077 徐鑫涛.浅析SQL 注入攻击J.中国科技信息,2007,(1:498 胡忠望,刘卫东.Cookie应用与个人信息安全研究J.计算机应用与软件,2007,(3:189 NSFOCUS. 2007年5月之十大安全漏洞J.网络安全技术与应用,2007,(6:4110 孙志岗,李扎,王宇颖.网络应用软件健壮性测试方法研究J.计算机工程与科学,2005,(4:63-65测试检测浏览器与服务器的接口是否正确，中断用

18、户到服务器的网络连接时，系统是否能够正确处理数据；对于有外部接口的Web 系统，如网上商店可能要实时验证信用卡数据以减少欺诈行为的发生，中断Web 服务器到信用卡验证服务器的连接，检测系统是否能够正确处理这些错误，是否对信用卡进行收费。另外，还要测试系统是否能够处理外部服务器返回的所有可能的消息。 4.3 压力测试压力测试是实际破坏一个Web 应用系统，也就是测试Web 应用系统会不会崩溃，在什么情况下会崩溃。黑客常常提供错误的数据负载，直到Web 应用系统崩溃，接着当系统重新启动时获得存取权。压力测试的区域包括表单、登录和其他信息传输页面，可以采用ab （Apache 的测试工具）和OpenSTA （开发系统测试架构）等相应的工具进行自动化测试。5 结语随着Web 应用的普及，Web系统安全检测技术变得日益精细起来，Web系统弱点检测工具不断被开发出来，可以预期集成Bug 追踪系统的出现，将简化测试人员现在所使用的缺陷跟踪方法，并使测试人员可以象处理功能缺陷一样简便（上接第28 页）图11 WLAN网络相应时间通过试验，有如下结论：在视距（LOS）传输下，传输距离是影响信噪比的主要因素