NS2仿真：使用NS仿真软件模拟简单网络模型

NS2仿真实验报告1

实验名称：使用NS仿真软件模拟简单网络模型

实验日期：2015年3月2日~2015年3月7日

实验报告日期：2015年3月8日

一、实验环境（网络平台，操作系统，网络拓扑图）

运行平台：虚拟机VMwareWorkstation11.0

操作系统：Linux/CentOS6.5仿真分析工具：NS2.35中的仿真软件ns，图形界面nam，编译工具awk，图表编辑器xgraph

网络拓扑图：

二、  实验目的

掌握NS2仿真工具的使用方法，能够模拟真实场景中的网络传输模型，熟悉几种常用的网络协议，了解NS仿真软件的内部结构。通过仿真实验，模拟网络数据包收发、传输和丢失，并将实验数据记录到文件中，使用仿真软件对实验数据生成实验图表，分析实验结果。

三、实验内容及步骤（包括主要配置流程，重要部分截图）

3.1CentOS下安装ns2.35

3.11第一步：对软件的运行环境进行配置

CentOS中yum的使用方法：找到安装包yumsearch *lib*，例如：yum search lib，就可已找到以下的一些安装包；然后输入以下命令：

yum installlibX11-devel

yum installlibXt-devel

yum installgcc-c++

3.12第二步：下载和安装ns2.35

下载ns2.35安装包，下载后的文件格式是ns2.35.tar.gz，可以在装有vmware-tools的系统中，直接打开压缩文件，并且能够将其拖入到指定安装的目录下/home/byf。找到INSTALL文件所在的位置，输入

./install

3.13第三步：配置系统环境变量

在目录/etc下，找到profile文件，对该文件进行编译

sudo geditprogile

输入相应的路径：

exportPATH=$PATH:/home/byf/ns-allinone-2.35/bin:/home/byf/ns-allinone/2.35/tcl8.5.10/unix:/home/byf/ns-allinone/2.35/tk8.5.10/unix:/usr/sbin:/usr/bin:/usr/local/bin:usr/local/sbin:/bin:/sbin

exportLD_LIBRARY_PATH=/home/byf/ns-allinone-2.35/otcl-1.14:/home/byf/ns-allinone-2.35/lib

export TCL_LIBRARY=/home/byf/ns-allinone-2.35/tcl8.5.10/library

加粗的字体用作程序运行后，可能出现的一些常规错误。

3.14第四步：配置用户环境变量

接下来是环境变量的配置：在目录/home/username下（也就是/home/byf）操作：

#sudo gedit .bashrc

根据用户的习惯，来设置一些工作环境。

3.2编写一个tcl脚本一般分为以下几个步骤：

1) 创建模拟器对象，用来定义和控制模拟过程。在这个过程中，首先创建一个simulator 对象。

# 产生一个仿真的对象

set ns [new Simulator]

2) 配置节点属性。

#针对不同的资料流定义不同的颜色，这是要给NAM用的

$ns color 0 blue

$ns color 1 red

$ns color 2 white

#产生四个网络节点

set n0 [$ns node]

set n1 [$ns node]

set n2 [$ns node]

set n3 [$ns node]

2) 设置跟踪文件

#开启一个trace file，用来记录封包传送的过程

set f [open out.tr w]

$ns trace-all $f

#开启一个NAM trace file

set nf [open out.nam w]

$ns namtrace-all $nf

3) 创建节点拓扑结构。

#把节点连接起来

$ns duplex-link $n0 $n2 5Mb 2ms DropTail

$ns duplex-link $n1 $n2 5Mb 2ms DropTail

$ns duplex-link $n2 $n3 1.5Mb 10ms DropTail

#设定节点的位置，这是要给NAM用的

$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-up

$ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-down

$ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right

4) 设置代理和应用层协议，并进行绑定。

#建立一条UDP的联机

set udp0 [new Agent/UDP]

$ns attach-agent $n0 $udp0

set cbr0 [new Application/Traffic/CBR]

$cbr0 attach-agent $udp0

#建立一条UDP的联机

set udp1 [new Agent/UDP]

$ns attach-agent $n3 $udp1

#在NAM中，UDP的联机以红色表示

$udp1 set class_ 1

#在UDP联机之上建立CBR应用程序

set cbr1 [new Application/Traffic/CBR]

$cbr1 attach-agent $udp1

set null0 [new Agent/Null]

$ns attach-agent $n3 $null0

set null1 [new Agent/Null]

$ns attach-agent $n1 $null1

$ns connect $udp0 $null0

$ns connect $udp1 $null1

$ns at 1.0 "$cbr0 start"

$ns at 1.1 "$cbr1 start"

#建立一条TCP的联机

set tcp [new Agent/TCP]

$tcp set class_ 2

set sink [new Agent/TCPSink]

$ns attach-agent $n0 $tcp

$ns attach-agent $n3 $sink

$ns connect $tcp $sink

#在TCP联机之上建立FTP应用程序

set ftp [new Application/FTP]

5) 使用模拟器对象的at过程设置节点事件和时间的对应关系。

#设定FTP和CBR资料传送开始和结束时间

$ns at 1.2 "$ftp start"

#结束TCP的联机(不一定需要写下面的程序代码来实际结束联机)

$ns at 1.35 "$ns detach-agent $n0 $tcp ; $ns detach-agent $n3$sink"

puts $f "$now [expr(($bw0+$holdrate1)*8)/(2*$time*1000000)]"

puts [$cbr0 set packetSize_]

puts [$cbr0 set interval_]

6) 使用#定义一个结束的程序

proc finish {} {

global ns f nf

$ns flush-trace

close $f

close $nf

exec xgraph out.tr-geometry 800x400 &

puts "runningnam..."

exec nam out.nam &

exit 0

}

#执行仿真

$ns run模拟器对象的run过程开始模拟。

7) 结果分析。模拟结束后，将得到保存模拟过程的trace文件，接下来的主要工作就是对于这个结果文件根据需求进行数据分析，同时可以用gnuplot等画图工具直观的显示数据分析结果。

四、实验结果（包括最终实验结果，重要部分截图）

在1.0s时节点0开始通过节点2，向节点3传输用户数据包，代码为：

$ns at 1.0"$cbr0 start"，执行结果如下图所示：

节点3在1.1s时通过节点2向节点1传输用户数据包，代码为：

$ns at 1.1"$cbr1 start"，执行结果如下图所示：

在1.2s时，开始出现数据传输中断，数据包在节点2发生丢失现象，代码为：$ns at 1.2 "$ftp start"，代码的执行结果如下图所示：

在1.35s左右数据回复传输，代码为：$nsat 1.35 "$ns detach-agent $n0 $tcp ; $ns detach-agent $n3 $sink"执行的结果如下图所示：

五、试验中的问题及心得

5.1一些出现最多的问题：

nam: Can't finda usable tk.tcl in the following directories:

/home/byf/ns-allinone-2.35/tcl8.5.10/library/tk8.5/home/byf/ns-allinone-2.35/tcl8.5.10/tk8.5 ./lib/tk8.5/home/byf/ns-allinone-2.35/lib/tk8.5 ./library

……

This probablymeans that tk wasn't installed properly.

是由于环境变量的问题，例如环境变量的目录在/home/username/ns2.35，而用户执行的目录在/home/username下，这样就会出现上述的问题。

六、实验思考

通过本次实验，初步的了解到NS仿真工具的基本功能，并能够给一些简单的模型进行仿真实验分析，以及进一步对网络协议的了解，编写简单的网络协议算法，通过比较仿真的数据，反映网络协议的优劣。对已经存在的协议进一步提出改进的算法，来提升网络的传输性能。学习NS仿真软件的主要途径，是需要不断的阅读优质的源代码，对未知的代码行进行注释，反复的使用和修改成型的源代码，充分了解代码内部，各部分的函数、命令以及协议定义的方法，对以后学习代码库中的协议代码有非常重要的帮助。

实验途中可能会遇到各种问题，但是一定要坚持不断的阅读查找，并记录下来错误的地方，找到解决问题的方法。一旦学会使用，就会觉得学习起来非常的简单，对以后独立编写代码起着支撑的作用。