網(wǎng)絡(luò)仿真概述

網(wǎng)絡(luò)仿真概述

高級計算機網(wǎng)絡(luò)實驗助教：王國庫COCOGAR@BBSGKWANG@MAIL6/14/20231序6/14/20232計算機網(wǎng)絡(luò)——自主計算機的互聯(lián) 把處于不同地理位置的、獨立的、自治的多個計算機系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)，稱為計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)的概念6/14/20233寬帶網(wǎng)關(guān)實驗樓辦公樓家屬區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器圖書館典型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施6/14/20234神奇的網(wǎng)絡(luò)60萬聯(lián)眾世界在線人數(shù)再創(chuàng)新高

騰訊QQ領(lǐng)跑中國即時通信 最高同時在線人數(shù)突破700萬《泡泡堂》最高同時在線人數(shù)突破70萬跨越國界的視頻電話6/14/20235神奇的網(wǎng)絡(luò)截至2003年12月31日，我國網(wǎng)民數(shù)量已攀升至7950萬6/14/20236貼近生活的網(wǎng)絡(luò)移動通訊智能家電無線網(wǎng)絡(luò) 聯(lián)想：閃連 IBM：Futureuserclient6/14/20237一些概念（一）x.25、ATM、FDDI、DDN、ISDN、ASDLEthernet、TokenRingTCP、IP、UDP、HTTP、、POP3、IMAP、SMTP、DNS、DHCP6/14/20238一些概念（二）RIP、BGP、OSPF、MPLSSWITCH、ROUTER、HUBFIREWALL、IDS、VPN、NATGSMGPRSCDMAPAS6/14/20239一些有趣的問題（一）出校IP和非出校IP有什么區(qū)別？科大有幾個出校接口？網(wǎng)絡(luò)通為什么可以選擇出校接口?為什么非出校IP可以直接連msn(windowsupdate,Nortonupdate)?為什么在外面不能訪問宿舍IP開啟服務(wù)?6/14/202310一些有趣的問題（二）什么叫NAT?什么叫端口映射？為什么UDP可以訪問內(nèi)網(wǎng)？什么叫FTP的被動模式？為什么有的內(nèi)網(wǎng)IP用戶也可以設(shè)置校內(nèi)IP6/14/202311一些有趣的問題（三）為什么用modem上網(wǎng)的速度只有幾k？什么是DMZ，有什么作用？MAZEBT等的原理是什么？可不可以把你的IP設(shè)成?6/14/202312一些常用命令NetstatIpconfig/ifconfigRouteTracert/tracerouteArp6/14/202313內(nèi)容簡介網(wǎng)絡(luò)仿真簡介OPNET簡介OPNET仿真實例OPNET仿真流程仿真中存在的困難6/14/202314傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法經(jīng)驗、物理試驗和理論計算 這種方式不容易抓住問題的要害，尤其是對復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)。6/14/202315需要引入新技術(shù)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)仿真作為一種新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計技術(shù)，以其獨有的方法為網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計提供客觀、可靠的定量依據(jù)，縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期，提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中決策的科學(xué)性，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資風(fēng)險。網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)已經(jīng)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計和開發(fā)中的主流技術(shù)。6/14/202316什么是網(wǎng)絡(luò)仿真？通常，網(wǎng)絡(luò)仿真都是在計算機中構(gòu)造虛擬的環(huán)境來反映現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過數(shù)學(xué)方法和動態(tài)蒙特卡羅方法來模擬現(xiàn)實中的網(wǎng)絡(luò)行為，從而它可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計的可靠性和準確性，明顯地降低網(wǎng)絡(luò)投資風(fēng)險，減少不必要的投資浪費。6/14/202317什么是網(wǎng)絡(luò)仿真？仿真對象——設(shè)計中的網(wǎng)絡(luò)或協(xié)議（尚不存在的或不完全存在的）仿真方法——數(shù)學(xué)建模（網(wǎng)絡(luò)建模和流量建模）技術(shù)核心——模擬實際網(wǎng)絡(luò)的行為（協(xié)議、設(shè)備和鏈路參數(shù)）6/14/202318仿真結(jié)果——獲取特定的網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)（定量數(shù)據(jù)）仿真目的——通過對擬建網(wǎng)絡(luò)或擬建協(xié)議的預(yù)測，為設(shè)計提供定量依據(jù)，或驗證、比較和完善設(shè)計方案什么是網(wǎng)絡(luò)仿真？6/14/202319網(wǎng)絡(luò)仿真原理網(wǎng)絡(luò)仿真是隨機離散事件仿真的一種。 按離散事件發(fā)生的先后順序?qū)κ录M行排序，并通過事件發(fā)生時對系統(tǒng)狀態(tài)的影響來模擬實際系統(tǒng)的運行特性的。隨機離散事件是系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因，它們是離散系統(tǒng)仿真中最基本的要素。

6/14/202320網(wǎng)絡(luò)仿真原理仿真過程中通常都有兩類實體:固定實體和流動實體。

固定實體是仿真過程中始終存在的實體(網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議)，用于接受或拒絕流動實體(數(shù)據(jù)包)的進入，對于進入的流動實體，需按照特定的邏輯或數(shù)學(xué)關(guān)系，對其做排隊、轉(zhuǎn)移、逗留或處理，從而使流動實體按所需的要求在模型中流動。6/14/202321網(wǎng)絡(luò)仿真原理流動實體(數(shù)據(jù)包)是仿真所處理的對象，它服從一定的概率分布，從系統(tǒng)外部輸入系統(tǒng)，在仿真模型的框架結(jié)構(gòu)中運動，每當?shù)竭_或離開模型中某一固定實體時，就觸發(fā)各項離散事件。網(wǎng)絡(luò)仿真中,典型的固定實體包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議等,流動實體指各種數(shù)據(jù)包等。6/14/202322為什么需要網(wǎng)絡(luò)仿真？網(wǎng)絡(luò)仿真是一個很有用的網(wǎng)絡(luò)研究工具,它以系統(tǒng)理論、形式化理論、隨機過程和統(tǒng)計學(xué)理論、優(yōu)化理論為基礎(chǔ)。在設(shè)計階段,仿真方法可提供一個虛擬模型來預(yù)測并比較各種方案的性能運行階段,通過對不同環(huán)境和工作負荷的分析和比較,來優(yōu)化系統(tǒng)的性能。6/14/202323為什么需要網(wǎng)絡(luò)仿真？在某些情況下,仿真是唯一可行的方法和技術(shù)。仿真方法的抽象化程度比數(shù)學(xué)分析方法低,耗費的時間比測量技術(shù)少,其低成本和有效性是其他傳統(tǒng)方法不可替代的。隨著網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的日趨復(fù)雜,對網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的需求必將越來越迫切,網(wǎng)絡(luò)仿真的應(yīng)用也將越來越廣泛,網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)已成為研究、規(guī)劃、設(shè)計網(wǎng)絡(luò)不可缺少的工具。6/14/202324所以-->網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法的一般原則以理論計算和設(shè)計經(jīng)驗指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，同時利用網(wǎng)絡(luò)仿真手段為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供依據(jù)；利用網(wǎng)絡(luò)仿真手段對設(shè)計方案進行比較和驗證；如果可能的話，可以搭建小型實驗網(wǎng)用物理實驗方法對設(shè)計作進一步的驗證。6/14/202325網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，目前應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)的設(shè)計、規(guī)劃以及運營維護。包括 有線網(wǎng)絡(luò)仿真 地面無線通信系統(tǒng)仿真等 衛(wèi)星通信系統(tǒng)仿真可以對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能進行評估、配置錯誤驗證、優(yōu)化以及升級前的規(guī)劃，也可以對下一代網(wǎng)絡(luò)進行仿真設(shè)計。6/14/202326幾種主流的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件美國MIL3公司的OPNETpacketlevel,R&D,largescalenetwork,partnerwithHP 美國CACI公司的COMNET connectionlevel,middlescalenetwork,partnerwithCA6/14/202327幾種主流的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件美國UCBerkeleyns

TCPrelatednetworksimulation,R&D美國SES公司的Strategizer low-endsimulationtool6/14/202328網(wǎng)絡(luò)仿真簡介OPNET簡介OPNET仿真實例OPNET仿真流程仿真中需要克服的困難6/14/202329OPNET簡介（一）OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件是目前世界上最先進的網(wǎng)絡(luò)仿真開發(fā)和應(yīng)用平臺之一。OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件是MIL3公司的產(chǎn)品,MIL3公司是由MIT(麻省理工學(xué)院)的幾位教師在1986年創(chuàng)建的,他們把在MIT的研究成果產(chǎn)品化,開發(fā)出了MIL3公司的第一個產(chǎn)品Modeler,并在隨后將其擴充、完善為OPNET產(chǎn)品系列。6/14/202330OPNET簡介（二）OPNET產(chǎn)品主要面向?qū)I(yè)人士，幫助客戶進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備和應(yīng)用的設(shè)計、建設(shè)、分析和管理。OPNET的產(chǎn)品主要針對三類客戶，分成四個系列。三類客戶是指：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和一般企業(yè)。四個系列產(chǎn)品核心包括：6/14/202331OPNET簡介（三）●OPNETModeler 面向研發(fā)，其宗旨是為了加速網(wǎng)絡(luò)研發(fā)。●ITGuru： 可以用于大中型企業(yè)，作智能化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、規(guī)劃和管理●SPGuru 面向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的智能化網(wǎng)絡(luò)管理軟件、規(guī)劃以及優(yōu)化的平臺。●WDMGuru 面向光纖網(wǎng)絡(luò)的運營商和設(shè)備制造商，為其提供了管理WDM光纖網(wǎng)絡(luò)，并為測試產(chǎn)品提供了一個虛擬的光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。6/14/202332OPNET特點（一）OPNET能夠準確的分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，在網(wǎng)絡(luò)模型中的任意位置都可以插入標準的或用戶指定的探頭，以采集數(shù)據(jù)和進行統(tǒng)計。通過探頭得到的仿真輸出可以以圖形化顯示、數(shù)字方式觀察、或者輸出到第三方的軟件包去。此外，一系列仿真運行的結(jié)果被自動整理到一個單一的OPNET輸出文件中，以便于比較分析（比如相對于網(wǎng)絡(luò)負載的端對端延遲）。6/14/202333OPNET特點（二）豐富的標準庫模塊 OPNET由廠家提供的標準庫模塊有： x.25、ATM、FDDI、FrameRelay、Ethernet（10M、100M、

1000M）、TokenRing、TCP/IP、UDP、RIP、OSPF、LAPB、TP4、DQDB、HSSB、J1850、STB、CATV、

SNA、AMPS、VSAT、circuitswitching、client-sever等。6/14/202334OPNET特點（三）特殊模型庫 特殊模型庫是針對客戶的特殊需求或新的技術(shù)或某個廠商專有技術(shù)而提供的模型庫。目前，特殊模型庫包括下述幾種模型：IP多播模型基于電路交換模型多協(xié)議標簽交換模型通用移動電信系統(tǒng)模型私有網(wǎng)間接口模型6/14/202335OPNET特點（四）OPNET允許用戶使用FSM（有限狀態(tài)機）開發(fā)自己的協(xié)議，并提供了豐富的C語言庫函數(shù)。OPNET還提

供EMA（外部模塊訪問）接口，方便用戶進行二次開發(fā)。OPNET支持面向?qū)ο蟮恼{(diào)試。對網(wǎng)絡(luò)拓撲、節(jié)點/設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、過程邏輯（狀態(tài)機）、傳輸?shù)炔煌瑢哟蔚摹⒉煌愋偷哪Ｐ?，都有專門的、符合人們習(xí)慣的工具來進行編輯和瀏覽。6/14/202336全球部分客戶

NetworkingTechnology3ComCorporation

AdvancedMicro

Devices

AlcatelAscom

BOEINGCableLabs

CiscoSystemsComsatE-Systems

EricssonForeSystemsFujitsuGECMarconi

GeneralInstrumentsGTE

HewlettPackard

HughesIBMIntel

ITTLockheedMartinLSILogicLucentTechnologiesMagnavoxMatsushitaMicrosoftMotorola

NECNETNewbridge

NokiaNortelOrbitalSciencesPhilipsQualcommRaytheonRockwellScientificAtlantaSiemensTelcordia

Teledesic

Telia

Tellabs

TexasInstruments

ThomsonToshibaTRW6/14/202337全球部分客戶

ServiceProvider/CarrierAirTouch

AmeritechAT&T

Belgacom

BellAtlantic

BellCanadaBellSouthBritishTelecomCable

andWirelessCompuserve

DeutscheTelecomEnronCommunicationsFranceTelecomITALTELSpA

Infonet

InmarsatIntelsat

KoreanTelecomMcCawCellularMCIWorldcom

NorwegianTelecomPacificBellSouthwesternBellSprintSWIFT

SwissTelecom

TelstraUSWestUUNETVodafone,Ltd

6/14/202338全球部分客戶

EnterpriseAerospatialeAbbottLabsAndersenConsultingBakerHughes

BOEING

CanadianSpaceAgencyChryslerCVSDaimlerBenDellComputers

Deloitte

&Touche

DHLDirectTVErnst&YoungFAAFederalReserveBankIBMInfoworl

InternalRevenueServiceNASA

NationalSemiconductorOracle

PriceWaterhouseCoopers

RRDonnellySAPSeattleTimesSchlumberge

6/14/202339目前在中國應(yīng)用的情況是：

大唐電信使用Modeler進行第三代路由器的研發(fā)華為技術(shù)有限公司中興通訊摩托羅拉（中國）信息產(chǎn)業(yè)部電信規(guī)劃設(shè)計院信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸所中國電信廣東省郵電規(guī)劃研究院北京郵電大學(xué)國家重點實驗室中國電子設(shè)備系統(tǒng)工程公司研究所國家郵電科學(xué)研究院LinkAir上海貝爾6/14/202340成功用戶名錄

6/14/202341OPNET軟件仿真特點

手工建模，半自動建模的建模方法

層次化的建模機制 用基于事件列表的調(diào)度機制 基于數(shù)據(jù)包的通信機制 基于離散事件驅(qū)動的仿真機制 豐富的統(tǒng)計量收集和分析功能

6/14/202342網(wǎng)絡(luò)層建模的兩種方法手工建模適用于新建網(wǎng)絡(luò)的建模;半自動網(wǎng)絡(luò)建模適用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的建模;提供HPOpenviewNNM網(wǎng)管平臺接口;某些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的建模需要人工干預(yù);僅僅限于IP網(wǎng)絡(luò)拓撲,第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要手工添加;設(shè)計中對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)改進的部分需要手工添加.6/14/202343層次化建模機制計算機和通信網(wǎng)絡(luò)一般包括個方面的模型：網(wǎng)絡(luò)拓撲，節(jié)點內(nèi)部結(jié)構(gòu)和通信行為。OPNET基于面向?qū)ο筌浖夹g(shù)將設(shè)計域分為網(wǎng)絡(luò)域、節(jié)點域和進程域分別實現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點模型、進程模型。6/14/202344層次化建模機制網(wǎng)絡(luò)域中完成網(wǎng)絡(luò)拓撲和配置模型的設(shè)計。 網(wǎng)絡(luò)模型支持無限多重的子網(wǎng)模型。節(jié)點域中完成網(wǎng)元節(jié)點結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流模型的設(shè)計。6/14/202345層次化建模機制進程域完成網(wǎng)元節(jié)點模型中每個模塊的進程模型的設(shè)計。進程模型通過Proto-C語言實現(xiàn)，它是一種基于有限狀態(tài)機(FSM)的語言。通過在不同狀態(tài)執(zhí)行不同的描述通信行為的程序來實現(xiàn)。6/14/202346基于數(shù)據(jù)包的通信機制通過仿真包在仿真OPNET模型中的傳遞來模擬實際物理網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的流動和節(jié)點設(shè)備內(nèi)部的處理過程。仿真包還可以用作模型中各個模塊之間控制接口信息的描述方法。6/14/202347基于數(shù)據(jù)包的通信機制在建模中，可以根據(jù)需要生成、編輯各種格式的包。利用DEBUG功能，可以察看任何特定的packet內(nèi)容。6/14/202348基于離散事件驅(qū)動的模擬機制仿真中的各個模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。通過離散事件驅(qū)動的仿真機制實現(xiàn)了在進程級通信的并發(fā)性和順序性，再加上事件發(fā)生時刻的任意性，決定了可以仿真計算機和通信網(wǎng)絡(luò)中的任何情況下的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和行為。與時間驅(qū)動相比，離散事件驅(qū)動的模擬機計算效率得到很大提高。6/14/202349豐富的統(tǒng)計量收集和分析功能可以直接收集常用的各個網(wǎng)絡(luò)層次的性能統(tǒng)計參數(shù)，多種統(tǒng)計參數(shù)的采集和處理方法，還可以通過底層網(wǎng)絡(luò)模型編程，收集特殊的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)豐富的圖表顯示和編輯功能，模擬錯誤提示和告警功能，6/14/202350小結(jié)網(wǎng)絡(luò)仿真是一種通過建立網(wǎng)絡(luò)模型來模擬實際網(wǎng)絡(luò)行為從而獲取網(wǎng)絡(luò)特定性能參數(shù)的一種仿真技術(shù)，主要用于為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提供定量依據(jù)或者比較和驗證網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案。網(wǎng)絡(luò)仿真是一種經(jīng)濟、有效和不可替代的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和設(shè)計的輔助工具，利用網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，可以顯著地提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計效率、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資風(fēng)險。6/14/202351小結(jié)OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件采用靈活的分層建模方法和便于細節(jié)模擬的基于包的模擬技術(shù)，離散事件驅(qū)動的模擬機極大地提高了仿真計算效率，使其成為一個先進的高端網(wǎng)絡(luò)仿真開發(fā)和應(yīng)用平臺。6/14/202352網(wǎng)絡(luò)仿真簡介OPNET簡介OPNET仿真實例OPNET仿真流程仿真中存在的困難6/14/202353OPNET編輯器項目編輯器（網(wǎng)絡(luò)層）節(jié)點編輯器（節(jié)點層）進程編輯器（進程層）鏈路編輯器包編輯器天線模式編輯器接口控制信息編輯器6/14/202354OPNET仿真實驗

包交換網(wǎng)絡(luò)端到端時延的仿真 拓撲結(jié)構(gòu)（比較簡單）

通過幾臺工作站連接到一個集線器上。 測量兩個工作站之間的時延6/14/202355OPNET建模的過程確定模型需要解決的問題創(chuàng)建原始模型驗證模型增強模型設(shè)置仿真參數(shù)以及條件，運行仿真，查看并分析結(jié)果發(fā)布結(jié)果6/14/202356OPNET系統(tǒng)層面層次化拓撲結(jié)構(gòu)通信鏈路地理布局設(shè)備的移動性設(shè)備故障通信時延通信錯誤資源管理和競爭數(shù)據(jù)包和事務(wù)的產(chǎn)生數(shù)據(jù)包和事務(wù)的處理遠程監(jiān)聽和控制中斷處理應(yīng)用行為建模普通信息存儲6/14/202357需要考慮的地方拓撲結(jié)構(gòu)通信鏈路集線器節(jié)點和工作站節(jié)點集線器進程和工作節(jié)點進程數(shù)據(jù)包6/14/202358拓撲結(jié)構(gòu)6/14/202359通訊線路全雙工線路速度6/14/202360networktopologyandthephysical communicationmedium.thefunctionsofthedifferentnodetypes.Themethodtheprocessmodelusesto determinewhichpoint-to-pointtransmitter addressesaparticularperipheralnode.Theroleofperipheralnodes.6/14/202361communicationsmedium6/14/202362FunctionsofthedifferentnodetypesThepurposeofthemodelistosimulatepacketstravelingfromoneperipheralnodetoanotherperipheralnodethroughthepacketswitchinghubnode.Inthehubnode,youcanassumethatpackets

ontainingdestinationaddresseswillarriverandomlyonthefourincominglinksfromthefourperipheralnodes.6/14/202363FunctionsofthedifferentnodetypesThedestinationaddressisaninteger

valuespecifyingadestination peripheralnode.Thehubnodemustcontainaprocessmodelthatcanretrievetheincomingpackets,readthedestinationaddress,and

sendthepacketstotheappropriatepoint-to-pointtransmitter.6/14/202364TheroleofthehubnodemodelPacketstreamseachhaveauniqueindex.Theeasiestmethodistosetupadirectassociationbetweenthehubprocessoutgoingpacketstreamindicesandtheperipheraldestinationaddressvalues.adirectcorrespondencebetweendesignatingaddressesandpacketstreamindicesisappropriate.6/14/202365FunctionsofthedifferentnodetypesInsummary， thehubnodemodelwillconsistofapoint-to-point

transmitter/receiverpairforeachperipheralnode,andaprocessmodelusedtorelaypacketsfromareceivertotheappropriatetransmitter.6/14/202366hubnodemodel6/14/202367TheroleofperipheralnodesTheperipheralnodemodelmustgeneratepackets,assigndestinationaddresses,andprocessreceivedpackets.6/14/202368TheroleofperipheralnodesTheperipheralnodemodelwillcreatepackets.Itwillassigndestinationaddressestopacketsandsendthemtothenode’spoint-to-pointtransmitter.

6/14/202369TheroleofperipheralnodesUponreceivingapacket,theprocessmodelwillcalculatethepacket’send-to-enddelayandwritethevaluetoaglobalstatistic(aglobalstatisticisaccessibletomultipleprocessesthroughoutthesystem).6/14/202370peripheralnodes6/14/202371Flowchartforbuildingpacket

switchingnetwork6/14/202372Creatinganewpacketformat6/14/202373CreatingalinkmodelNowcreatealinkmodelthatwillconnectthehubandperipheralnodes.Thislinkmodelshouldbeduplex,andsupportthepacketformatyoujustdefined.6/14/202374CreatingthehubnodeNowthatyouhavedefinedapacketformatandlinkmodeltobeusedinthemodel,youcancreatethehubandperipheralnodes.Thisprocessrequirestwostepsforeachnodetype:definingthenodemodelanddefiningtheprocessmodel.

6/14/202375CreatingthehubnodeStartbydefiningthenodemodelforthehub.Thehubneedsfoursetsoftransmittersandreceiversforincomingandoutgoingpackets(onesetperperipheralnode),aswellasacentralprocessortodistributethepacketsappropriately.6/14/202376thehubnodemodel6/14/202377Thelistofstreamsconnectingtothehubmoduleappears.6/14/202378needtosetthechanneldatarateandsupportedpacketformatforeachreceiverandtransmitter:Configuringthehubnode6/14/202379Creatingthehubnode’sprocessmodelInthismodel,thehubreceivesapacketand,basedonthedestinationaddress,forwardsittothecorrecttransmitter,whichsendsittothedestinationnode.6/14/202380Creatingthehubnode’sprocessmodelInnodemodel,thehubprocessormoduleisconnectedtothetransmittersandreceiversviapacketstreams.Becauseeachpacketisassociatedwithaninterrupt,thehubprocessmodelreceivesaninterruptwheneverapacketarrivesfromareceiver.

6/14/202381hubprocessFSMBecausethisistheonlyexpectedtypeofinterrupt,thehubprocessFSM(FiniteStateMachine)canbedefinedusingtwostates:anunforcedidlestatetorestbetweenevents,andaforcedstatecontainingthecodeforprocessingpackets.6/14/202382thehubnode’sprocessmodel6/14/202383Programmingthehubnode’sprocessmodelEditHeaderBlock #definePK_ARRVL(op_intrpt_type()==OPC_INTRPT_STRM)EditTemporaryVariables Packet*pkptr; intdest_address;6/14/202384Programmingthehubnode’sprocessmodelroute_pkstate’senterexecutivesblock.

pkptr=op_pk_get(op_intrpt_strm()); op_pk_nfd_get(pkptr,“dest_address”,&dest_address); op_pk_send(pkptr,dest_address);6/14/2023856/14/202386CreatingtheperipheralnodemodelWhenaperipheralnodegeneratesapacket,itmustassignadestinationaddresstothepacket,thentransmitittothehub.Whenitreceivesapacket,thenodemustrecordthepacket’send-to-enddelay.6/14/202387CreatingtheperipheralnodemodelToaccomplishthesetasks,aperipheralnodemodelmustconsistofageneratormodule,aprocessormodule,andapoint-to-pointtransmitterandreceiver.6/14/202388theperipheralnodemodel6/14/202389Configuringthenodemodeltochangethedatarateandsupportedpacketformatsforthereceiverandtransmitter.dothissameoperationearlier,inthehubmodule.6/14/202390Creatingtheperipheralnode’sprocessmodelTheperipheralnode’sprocessmodelneedsfourstates:aninitialstate,andidlestate,astateforprocessingpackettobetransmitted,andastateforprocessingreceived

packets.6/14/202391theperipheralnode’sprocessmodel6/14/202392Creatingtheperipheralnode’sprocessmodelThexmtstatewillgenerateandassigndestinationaddressestopacketsastheyarrivefromagenerator.Packetswillthenbesentontothepoint-to-pointtransmitter.6/14/202393Creatingtheperipheralnode’sprocessmodelThercvstateisenteredwhenapacketarrives.Inthercvstate,theprocessmodelwilldeterminethepacket’send-to-enddelay,updatetheglobalstatistic,anddestroythepackets.6/14/202394Programmingtheperipheralnode’sprocessmodelheaderblock /*packetstreamdefinitions*/ #defineRCV_IN_STRM0 #defineSRC_IN_STRM1 #defineXMT_OUT_STRM06/14/202395transitionmacros #defineSRC_ARRVL(op_intrpt_type()==\ OPC_INTRPT_STRM&&op_intrpt_strm()==SRC_IN_STRM) #defineRCV_ARRVL(op_intrpt_type()==\ OPC_INTRPT_STRM&&op_intrpt_strm()==RCV_IN_STRM)6/14/202396Definethestateandtemporaryvariables:EditStateVariablesEditTemporaryVariables Packet*pkptr; doubleete_delay;6/14/202397DeclareGlobalStatisticsDeclareGlobalStatistics6/14/202398enterexecsfortheinitstate:

address_dist=op_dist_load("uniform_int",0,3); ete_gsh=op_stat_reg("ETEdelay", OPC_STAT_INDEX_NONE,OPC_STAT_GLOBAL);6/14/202399Intheenterexecforthexmtstate,

pkptr=op_pk_get(SRC_IN_STRM); op_pk_nfd_set(pkptr,"dest_address", (int)op_dist_outcome(address_dist));

op_pk_send(pkptr,XMT_OUT_STRM);6/14/2023100Thefirststatementobtainsapointertothepacketarrivingfromthegenerator.Thenextstatementsetsthevalueofthedest_addressfieldtothevaluereturnedbytheop_dist_outcome()procedure.op_dist_outcome()returnsarandomnumberaccordingtothedistributiongivenasanargument.Inthiscase,address_distisapointertotheuniformintegerdistributionloadedintheinitstate.Thelaststatementsendsthepackettotheoutputstream,whichisconnectedtothepoint-to-pointtransmitter.6/14/2023101Intheenterexecforthercvstate

pkptr=op_pk_get(RCV_IN_STRM); ete_delay=op_sim_time()- op_pk_creation_time_get(pkptr);

op_stat_write(ete_gsh,ete_delay); op_pk_destroy(pkptr);6/14/2023102Thefirststatementinthecodeobtainsapointertothepacketarrivingfromthepoint-to-pointreceiver.Thenextstatementcalculatestheend-to-enddelaybysubtractingthepacket'screationtimefromthecurrentsimulationtime.Thethirdstatement

writes

theend-to-enddelaytoaglobalstatistic,andthefourthstatementdestroysthepacket.6/14/2023103buildthenetwork6/14/2023104CheckLinkConsistency6/14/2023105Specifying,Collecting,andAnalyzingResults6/14/2023106Thetime-averagedgraphofutilizationforthislessonisshown

below.6/14/2023107Thegraphsforend-to-enddelayshouldresembletheonesbelow.6/14/20231086/14/20231096/14/20231106/14/20231116/14/2023112網(wǎng)絡(luò)仿真簡介OPNET簡介OPNET仿真實例OPNET仿真流程仿真中存在的困難6/14/2023113OPNET軟件的仿真流程6/14/2023114網(wǎng)絡(luò)仿真在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的應(yīng)用流程1.收集和消化網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計文檔2.建立網(wǎng)元模型3.建立網(wǎng)絡(luò)模型4.建立網(wǎng)絡(luò)流量模型5.仿真設(shè)計和仿真計算6.結(jié)果分析并提交仿真報告6/14/2023115收集和消化網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計文檔 網(wǎng)絡(luò)仿真必須基于對仿真網(wǎng)絡(luò)的全面和深入的了解，主要包括以下幾個方面：網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標準；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)鏈路；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及其流量特性；6