計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義(10版)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

移理芍電子科學(xué)系電子信良教研室

2012年8月

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

緒論

1.1開設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課的目的和意義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程不僅是一門理論性很強(qiáng)的課程，同時(shí)也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。學(xué)生

必須通過嚴(yán)格的實(shí)踐訓(xùn)練才能真正掌握和深入理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論、協(xié)議和算法。因

此，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)課程教學(xué)中合理的安排一定數(shù)量的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，將十分有助于學(xué)生理解

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論、協(xié)議和算法。

但隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模日趨復(fù)雜龐大，表現(xiàn)在多種類型的

網(wǎng)絡(luò)日益走向融合，業(yè)務(wù)種類增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載日益繁重，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也層出不窮，因此如

何對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和規(guī)劃是個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的課題。同樣，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)如何合理

的安排網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)方式隨著新的技術(shù)不斷的加入教學(xué)內(nèi)容也變得越來越復(fù)雜。實(shí)際組網(wǎng)的

實(shí)驗(yàn)方式對(duì)于我們這樣的中小學(xué)校來說，由于資金和技術(shù)實(shí)力的薄弱，將面臨巨大的困難和

挑戰(zhàn)。

在國(guó)外，網(wǎng)絡(luò)仿真的研究和應(yīng)用已經(jīng)有十多年的歷史。以前主要用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)

備的開發(fā)和研究，使用者大都是大學(xué)和研究所的研究和開發(fā)人員，近年來網(wǎng)絡(luò)仿真軟件生產(chǎn)

廠商紛紛把應(yīng)用和開發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方面，將用戶由原來的研究開發(fā)人員轉(zhuǎn)向網(wǎng)

絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)人員，另一方面網(wǎng)絡(luò)仿真規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件的使用和操作相當(dāng)復(fù)雜，在教學(xué)中引入

網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)有一定的困難。

具體來說，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是一種通過建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、鏈路和協(xié)議模型，并模擬網(wǎng)絡(luò)流量

的傳輸，從而獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或優(yōu)化所需要的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的仿真技術(shù)。從應(yīng)用的角度上看：

網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)有以下特點(diǎn)：（1）全新的模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)理，使其具有在高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下得

高可信度結(jié)果的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)仿真的觀測(cè)功能是其他任何方法都無法比擬的；（2）使用范圍廣，

既可以用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和擴(kuò)容，也可以用于新網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，而且特別適用于大中型網(wǎng)絡(luò)

的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。（3）初期應(yīng)用成本不高，而且建好的網(wǎng)絡(luò)模型可延續(xù)使用，后期投資還會(huì)不

斷下降。

隨著網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和快速普及，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)仿

真軟件將網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)踐中成為可能。本書就是在使用網(wǎng)絡(luò)仿真軟

件OPNETF,設(shè)計(jì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生進(jìn)一步理解計(jì)算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理論、協(xié)議和算法。

1.2OPNET仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介

OPNET最早是在1986年由麻省理工大學(xué)的兩個(gè)博士創(chuàng)建的，并發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模擬非常有

價(jià)值，因此于1987年建立了商業(yè)化的OPNET。目前共有大概2700個(gè)OPNET用戶，包括

企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、儀器配備廠商以及軍事、教育、銀行、保險(xiǎn)等領(lǐng)域。OPNET近幾年贏

得的大量獎(jiǎng)項(xiàng)是對(duì)其在網(wǎng)絡(luò)仿真中所采用的精確模擬方式及其呈現(xiàn)結(jié)果的充分肯定。在設(shè)備

制造領(lǐng)域，企業(yè)界如Cisco,運(yùn)營(yíng)商如AT&T,采用OPNET做各種各樣的模擬和調(diào)試。在

國(guó)防領(lǐng)域，主要被美國(guó)廣泛采用，其他國(guó)家大多低調(diào)處理。在OPNET各種產(chǎn)品中，Modeler

幾乎包含其他產(chǎn)品的功能，針對(duì)不同的領(lǐng)域，它表現(xiàn)出不同的用途：（1）對(duì)于企業(yè)網(wǎng)的模擬，

Modeler調(diào)用已經(jīng)建好的標(biāo)準(zhǔn)模型組網(wǎng)。在某些業(yè)務(wù)達(dá)不到服務(wù)質(zhì)量要求的情況下，如網(wǎng)上

交易、數(shù)據(jù)庫等業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)間慢于正常情況，Modeler捕捉重要的流量進(jìn)行分析，從業(yè)務(wù)、

網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器三方面找出瓶頸：（2）對(duì)于比企業(yè)網(wǎng)更復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)商（ISP）網(wǎng)的模擬，Modeler

焦點(diǎn)放在整個(gè)業(yè)務(wù)層、流量的模擬，使運(yùn)營(yíng)商有效查出業(yè)務(wù)配置中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，例如有哪個(gè)

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

服務(wù)器配置不好，讓黑客容易進(jìn)攻，有哪些業(yè)務(wù)的參數(shù)配置不合適等情形；(3)針對(duì)研發(fā)的

需求，Modeler提供了?個(gè)開放的環(huán)境，使用戶能夠建立新的協(xié)議和配備，并且能夠?qū)⒓?xì)節(jié)

定義并模擬出來。本書側(cè)重于使用Modeler進(jìn)行研發(fā)的場(chǎng)合，使得其能將深層次的細(xì)節(jié)完全

精確模擬的特點(diǎn)體現(xiàn)出來，這是傳統(tǒng)方式不足以做到的。

Modeler所能應(yīng)用的各種領(lǐng)域包括端到端結(jié)構(gòu)(EndtoEndNetworkArchitectureDesign)

系統(tǒng)級(jí)的仿真(SystemLevelSimulationforNetworkDevices)、新的協(xié)議開發(fā)和優(yōu)化(Protocol

DevelopmentandOptimization)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)層配合如何達(dá)到最好的性能(Network

ApplicationOptimizationandDeploymentAnalysis)?舉例來說，在端到端結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用中，

從Ipv4網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為IPv6,采用哪種技術(shù)方式對(duì)轉(zhuǎn)移效果比較好：新協(xié)議的開發(fā)，如目前流

行的3G無線協(xié)議。在系統(tǒng)級(jí)的仿真中，分析?種新的路由或調(diào)度算法如何使路由器或者交

換機(jī)達(dá)到QOS；在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)之間如何優(yōu)化方血，可以分析新引進(jìn)的業(yè)務(wù)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影

響，網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的要求，實(shí)際中網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)是對(duì)矛盾，通過Modeler模擬宋查找網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)

之間所能達(dá)到量好的指標(biāo)。

Modeler采用階層性的模擬方式(HierarchicalNetworkModeling),從協(xié)議間關(guān)系看，節(jié)

點(diǎn)模塊建模完全符合OSI標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)務(wù)層一Tcp層一IP層--IP封裝層一Arp層一MAC

層一物理層；從網(wǎng)絡(luò)物件層次關(guān)系看，提供了三層建模機(jī)制，最底層為進(jìn)程(Process)模型，

以狀態(tài)機(jī)來描述協(xié)議；其次為節(jié)點(diǎn)(Node)模型，由相應(yīng)的協(xié)議模型構(gòu)成，反映設(shè)備特性：最

上層為網(wǎng)絡(luò)模型。三層模型和實(shí)際的協(xié)議、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)完全對(duì)應(yīng)，全面反映了網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特

性。

Modeler采用面向?qū)ο竽M方式(Object-orientedModeling),每一類節(jié)點(diǎn)開始都采用相

同的節(jié)點(diǎn)模型，再針對(duì)不同的對(duì)象，設(shè)置特定的參數(shù)。例如，配置多個(gè)WLAN工作站，它

們采用相同的節(jié)點(diǎn)模塊，界面上，可以設(shè)置不同的IP地址和WLAN參數(shù)。

基于事件出發(fā)的有限狀態(tài)機(jī)建模(Finite國(guó)StateMachineModeling),避免以時(shí)間出發(fā)，

變成以事件出發(fā)的建模。采用離散事件驅(qū)動(dòng)(Discrete國(guó)EventDriven)的模擬機(jī)理，與時(shí)間驅(qū)

動(dòng)相比，計(jì)算效率得到了很大提高。例如在仿真路山協(xié)議時(shí)，如果要了解封包是否到達(dá)，不

必要每隔很短時(shí)間去周期性地查看一次，而是收到封包，事件到達(dá)才去看。每一時(shí)刻，F(xiàn)SM

將停留在特定狀態(tài)，之后收到事件，完成事件并跳轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如路由協(xié)議要做的事有獲取周

邊節(jié)點(diǎn)地址，建立拓?fù)湫畔?，之后路由表穩(wěn)定下來，在收到封包將其轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這

些事件中斷將引起相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。

在Modeler中所有代碼，各種協(xié)議的代碼都是完全公開(TotalOpenness),每一-個(gè)代碼的

注釋也是非常清楚，使得用戶更容易理解協(xié)議的內(nèi)部運(yùn)作。

采用混合建模機(jī)制，把基于包的分析方法和基于統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)建模方法結(jié)合起來，既可得

到非常細(xì)節(jié)的模擬結(jié)果，也大大提高了仿真效率。

仿真引擎的效率方面，ModelerlO.0使整個(gè)仿真速度更加提高，同樣一個(gè)仿真節(jié)省大約

一半時(shí)間，同時(shí)引入并行仿真使得無論無線還是有線的仿真更加快速。

在物件拼盤中，包含了詳盡的模型庫(設(shè)備、鏈路及詳細(xì)的協(xié)議)，包括：路由器、交換

機(jī)、服務(wù)器、客戶機(jī)、ATM設(shè)備、DSL設(shè)備、ISDN設(shè)備等，還有其他廠商提供的配備，

隨著OPNET版本的提高模型庫也不斷增加。

Modeler也提供了多種業(yè)務(wù)模擬方式，具有豐富的收集分析統(tǒng)計(jì)量，查看動(dòng)畫和調(diào)試等

功能。它可以直接收集常用的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次的性能統(tǒng)計(jì)參數(shù)，能夠方便地編制和輸出仿真報(bào)

告，如圖1—1所示。

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使用Modeler仿真可以大體分成6個(gè)步驟，分別是配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?Topology)、配置業(yè)務(wù)

(Traffic)＞收集結(jié)果統(tǒng)計(jì)量(Statistics)＞運(yùn)行仿真(Simulation),調(diào)試模塊再次仿真

(Re-simulation)＞最后發(fā)布結(jié)果和拓?fù)鋱?bào)告(Report),這些步驟可以總結(jié)為兩個(gè)t兩個(gè)s口兩

個(gè)r。

為了讓Modeler表現(xiàn)更加出色，功能更強(qiáng)，OPNET提供了需要額外費(fèi)用的附加的模組，：

此對(duì)它們簡(jiǎn)單介紹：ACE(ApplicationCharacterizationEnvironment)用來發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)存在的問

題，例如銀行上網(wǎng)交易時(shí)，刷卡需要5秒的延時(shí)，ACE能夠發(fā)現(xiàn)每個(gè)封包的細(xì)節(jié)，并對(duì)各

種業(yè)務(wù)協(xié)議的行為分解，以發(fā)現(xiàn)造成業(yè)務(wù)延時(shí)過大的原因；TMM(TerrainModeling)提供無

線仿真中對(duì)地形模擬的支持，導(dǎo)入電子地圖可加入地形信息，將對(duì)無線傳播模型進(jìn)行更進(jìn)一

步地考慮，例如移動(dòng)臺(tái)經(jīng)過一個(gè)山谷時(shí):接收信號(hào)所受的影響；FILA(HighLevelArcjotectire)

主要用于軍事領(lǐng)域，采用分布式仿真方式使得多個(gè)異構(gòu)網(wǎng)聯(lián)成一個(gè)大系統(tǒng)；

MVI(Muki-VendorImport)多廠商引進(jìn)，用在企業(yè)和運(yùn)營(yíng)商設(shè)定復(fù)雜設(shè)備參數(shù)的場(chǎng)合，支值接

導(dǎo)入各種廠商的配置，包括設(shè)備參數(shù)和業(yè)務(wù)流量，不需要手動(dòng)建立。假設(shè)有100臺(tái)路由器，

每個(gè)路由器有10個(gè)端口，每個(gè)端口參數(shù)不相同，這樣手動(dòng)一拉一點(diǎn)的參數(shù)輸入方式可能需

要2天時(shí)間，而完全自動(dòng)導(dǎo)入只需幾分鐘時(shí)間：ESP(ExpertServicePrediction)提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)性

能預(yù)知的功能，例如運(yùn)營(yíng)商聲稱其ADSL網(wǎng)在99%情況下提供400kbps以上的帶寬.必需

有一個(gè)憑據(jù)，為什么在不論多擁塞的情況下能夠達(dá)到這種服務(wù)等級(jí)(SLA,ServiceLevel

Agreement)；FlogAnalysis流分析，收集流量和拓?fù)洌治隽髁孔枞?，配合Net-doctor(網(wǎng)絡(luò)

醫(yī)生)檢測(cè)IP地址配置，如果某個(gè)端口原本應(yīng)該封閉而被打開，網(wǎng)絡(luò)醫(yī)生可以對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行安

全性分析。

另外針對(duì)某些客戶群建立了特別的模型庫，例如UMTS和IPv6等模型，由于在整個(gè)開

發(fā)過程中是和其他企業(yè)互相配合建立的，因此需另外加費(fèi)。

OPNET用戶可以向一年一度的OPNETWORK會(huì)議投稿,論文投稿截止日期在每年的8

月底。于9月底在美國(guó)的華盛頓召開，期間有各種各樣免費(fèi)培訓(xùn)，吃住免費(fèi)并且不用交注冊(cè)

費(fèi)。

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實(shí)驗(yàn)一最小的網(wǎng)絡(luò)

第一部分：相關(guān)背景知識(shí)：

本實(shí)驗(yàn)將使用OPNETModeler快速創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，收集反映網(wǎng)絡(luò)性能的統(tǒng)計(jì)結(jié)

果，運(yùn)行仿真，并且分析這些結(jié)果解決網(wǎng)絡(luò)中存在的問題。本節(jié)側(cè)重于項(xiàng)目編輯器

(ProjectEditor)的使用，展示Modeler建模和分析的功能。學(xué)會(huì)用Modeler來模擬仿真

的基本過程。

從本實(shí)驗(yàn)的開始，列出了一些需要用到的重要概念：

1.項(xiàng)目(Project)與場(chǎng)景(Scenario)

?個(gè)項(xiàng)目就是一組仿真環(huán)境，?個(gè)場(chǎng)景就是其中的一個(gè)仿真環(huán)境。場(chǎng)景是網(wǎng)絡(luò)的

,個(gè)實(shí)例，一種配置，具體來說就是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議、應(yīng)用、流量以及仿真設(shè)置。在

Modeler仿真時(shí)，最高層次永遠(yuǎn)是一個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目底下至少包含一個(gè)仿真場(chǎng)景，

代表網(wǎng)絡(luò)模型，它是具體的網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境配置。項(xiàng)目的提出初衷是方便對(duì)不同的場(chǎng)景

的仿真結(jié)果進(jìn)行比較。項(xiàng)目提供場(chǎng)景復(fù)制功能，可以對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行備份，通過改變新場(chǎng)

景的參數(shù)運(yùn)行仿真來測(cè)試系統(tǒng)各方面的功能及是否存在瓶頸。

2.子網(wǎng)(Subnet)

OPNET子網(wǎng)和TCP/IP的子網(wǎng)不是同一個(gè)概念。0PNET的子網(wǎng)是將網(wǎng)絡(luò)中的一些元素抽象到一

個(gè)對(duì)象中去。子網(wǎng)可以是固定子網(wǎng)、移動(dòng)子網(wǎng)或者衛(wèi)星子網(wǎng)。子網(wǎng)不具備任何行為，只是為

了表示大型網(wǎng)絡(luò)而提出的一個(gè)邏輯實(shí)體。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)，例如把骨干

網(wǎng)上的所有路由器放到一個(gè)視圖里，十分凌亂，不如按照州將同一州的路由器都放到同個(gè)

子網(wǎng)中，然后以州的名稱來命名每個(gè)子網(wǎng)的名字，構(gòu)建成的網(wǎng)絡(luò)看上去比較有條理。

3.節(jié)點(diǎn)(Node)

節(jié)點(diǎn)通常被看作設(shè)備或資源，山支持相應(yīng)處理能力的硬件和軟件共同組成。數(shù)據(jù)在其中生成、

傳輸、接收并被處理。

Modeler包含三種類型的節(jié)點(diǎn)：第一種為固定節(jié)點(diǎn)，例如路由器、交換機(jī)、工作站、服務(wù)器

等都屬于固定節(jié)點(diǎn)；第二種為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，例如移動(dòng)臺(tái)，車載通信系統(tǒng)等都是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；第三

種為衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，顧名思義是代表衛(wèi)星。每種節(jié)點(diǎn)所支持的屬性也不盡相同，如移動(dòng)節(jié)點(diǎn)支持

三維或者二維的移動(dòng)軌跡，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)支持衛(wèi)星軌道。

4.鏈路(Link)

相對(duì)固定節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)以及衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，鏈路也有不同的類型，有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路、總線鏈路

以及無線鏈路。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路在兩個(gè)固定節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)；總線鏈路是一個(gè)共享媒體，在

多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)；無線鏈路是在仿真中動(dòng)態(tài)建立的，可以在任何無線的收發(fā)信機(jī)之間

建立。衛(wèi)星和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)必須通過無線鏈路來進(jìn)行通信，而固定節(jié)點(diǎn)也可以通過無線鏈路建立

通信連接。

5.仿真隨機(jī)種子(Seed)

Seed是產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的種子值，反映隨機(jī)數(shù)的狀態(tài)。只要選定一個(gè)種子值，整個(gè)隨機(jī)事件系統(tǒng)

就固定了，復(fù)雜仿真的隨機(jī)過程就成了一次實(shí)現(xiàn)。目的是測(cè)試仿真系統(tǒng)的穩(wěn)健性，具體來說,

針對(duì)不同的Seed值進(jìn)行?系列仿真，每次不同Seed值對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果相近，則表明建立的模

型有較高的穩(wěn)健性(Scalability)。一般在發(fā)布仿真結(jié)果之前都要改變仿真種子進(jìn)行多次測(cè)

試，如果結(jié)果完全改變，則說明模塊有疏漏，所得的結(jié)果只是一個(gè)特例，而不能反映系統(tǒng)的

性能。

6.模塊(Module)與仿真(Simulation)

對(duì)于某個(gè)協(xié)議的仿真，可能因?yàn)槠渖婕暗氖录捌湎嗷サ穆?lián)系非常龐大，造成建模的困難，

這時(shí)把該協(xié)議分解成一系列的協(xié)議行為，對(duì)這些行為單獨(dú)建模后通過有限狀態(tài)機(jī)把它們聯(lián)系

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起來后便形成一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以稱之為模塊，它將抽象的協(xié)議直觀化。而仿真是基于

?系列模塊的?組實(shí)驗(yàn)，它反映模塊和模塊之間的互相作用關(guān)系。

因此，從分層的角度來看仿真比模塊的屬性高。同樣，仿真屬性具備比模塊屬性更高的等級(jí),

代表最高級(jí)別的參數(shù)。

7.屬性的隱藏(Hidden)

屬性的隱藏使得屬性的可讀具有階層性，如有些廠商設(shè)備的一些性能參數(shù)用戶并不需要調(diào)節(jié)

的，而為了避免用戶混淆就把這些屬性隱藏起來，變成預(yù)設(shè)值(DefaultValue),當(dāng)需要時(shí)

再去底層查找。

8.屬性的提升(Promoted)

與屬性的隱藏相反，0PNET規(guī)定等級(jí)低的參數(shù)可以不斷提升(Promoted),最后可變成級(jí)別最

高的仿真屬性。這種用法的主要用在測(cè)試某個(gè)參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果有何影響的場(chǎng)合，用戶需

要把在底層的參數(shù)提升出來就可以在仿真之前在仿真屬性設(shè)置對(duì)話框中調(diào)整這些參數(shù)。

屬性的提升至仿真屬性有一個(gè)特殊的用途，就是可以成為序列仿真的輸入變量。舉一個(gè)例子

來說明，有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的模塊屬性為“trafficload"，如果需要通過改變網(wǎng)絡(luò)負(fù)載來尋找最佳

的網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能，這時(shí)有兩種做法：

(1)每次改變“trafficload”參數(shù)，運(yùn)行一次仿真，仿真完畢后記錄這次的吞吐量結(jié)果。這

種手動(dòng)式的做法顯然很麻煩，因?yàn)橹貜?fù)進(jìn)行多次仿真，并且最后還要手動(dòng)組合結(jié)果。

(2)將模塊屬性"trafficload”提升為仿真屬性，設(shè)置需要測(cè)試的各種取值，然后運(yùn)行仿真

序列(SimulationSequence)。這時(shí)0PNET會(huì)根據(jù)設(shè)定值的個(gè)數(shù)運(yùn)行相應(yīng)次數(shù)的仿真，每次仿

真對(duì)應(yīng)一種參數(shù)設(shè)置。這種自動(dòng)式的做法只要運(yùn)行一次仿真即能達(dá)到我們的H的，而且結(jié)果

可以集合到一個(gè)文件中。

9對(duì)象ID(Objid)與用戶ID(userid)

Objid是對(duì)象識(shí)別號(hào)系統(tǒng)分配的，全局唯一，整數(shù)。userid是節(jié)點(diǎn)模型(對(duì)象的一種)的一個(gè)

屬性，由用戶設(shè)置，可以不唯一。

10.模型(Model)>模塊(Module)與對(duì)象(Object)

模型通常指的是進(jìn)程模型、節(jié)點(diǎn)模型和網(wǎng)絡(luò)模型等。

模塊具有實(shí)在的物理含義，例如進(jìn)程模塊(Processor),就是節(jié)點(diǎn)模型里面的小方塊。

對(duì)象分為兩種：?種是抽象對(duì)象，如復(fù)合屬性：第二種是具體對(duì)象，例如模塊、節(jié)點(diǎn)、收信

機(jī)、發(fā)信機(jī)。在OPNET中對(duì)象提出的目的是設(shè)置和獲取它的屬性，因此對(duì)象需要有它的對(duì)象

1D號(hào)Objid,作為程序獲取對(duì)象屬性的依據(jù)，一般通過IMA核心函數(shù)(以O(shè)bjid為輸入?yún)?shù))獲

取或設(shè)置對(duì)象的屬性。

值得一提的是進(jìn)程模型(ProcessModel)沒有Objid,它不是一個(gè)對(duì)象，而是抽象概念，代表

協(xié)議行為的邏輯關(guān)系，在沒有被激活成進(jìn)程時(shí)，對(duì)仿真沒有任何意義。

因此模型(Model)和對(duì)象(Object)沒有必然的聯(lián)系。

第二部分：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.通過實(shí)驗(yàn)?個(gè)最小網(wǎng)絡(luò)來了解0PNET在網(wǎng)絡(luò)域的工作方式。

2.了解相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.最小網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋭?chuàng)建。

2.相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置及系統(tǒng)仿真。

3.分析輸出結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)原理及步驟：

1.1定義問題

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

試想一下，您需要為公司內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展制定一個(gè)合理的方案。目前，公司在辦公樓的第

一層有一個(gè)星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在要在第二層增加另一個(gè)星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。這時(shí)?個(gè)典型的

“what-iF問題，所要解決的是確保增加的網(wǎng)絡(luò)不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通失敗，如圖1-1所示。

冒;國(guó)

APPLICATIONPROFILE

DEFINITIONDEFINITION

node_4

node_45

node

計(jì)劃的#展網(wǎng)絡(luò)

圖1-1計(jì)劃中擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)模型

1.2建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)模型，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目和一個(gè)新的場(chǎng)景。

關(guān)鍵概念一個(gè)項(xiàng)目為一系列場(chǎng)景的集合，而每個(gè)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)建模的側(cè)重點(diǎn)不同。

采用開始建立向?qū)?StartupWizard)來建立一個(gè)新的項(xiàng)目和一個(gè)新的場(chǎng)景。開始建立

向?qū)в幸韵聨讉€(gè)步驟：

(1)選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋汀?/p>

(2)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)的范圍和大小。

(3)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)背景圖。

(4)選擇對(duì)象模型家族。

有益提示在創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出開始向?qū)?，它可以用來設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的一些背景環(huán)境。

開始建立一個(gè)場(chǎng)景步驟如下：

(1)打開OPNETModeler10.0?

(2)從File菜單中選擇New...。

(3)從彈出的下拉菜單中選擇Project并單擊0K按鈕。

(4)將你的項(xiàng)目命名為〈initials>_Sm,場(chǎng)景命名為〈initials>_first_floor。

(initials》用來區(qū)分同一項(xiàng)目的不同版本，比如可以將項(xiàng)目命名為將場(chǎng)景命名為

l_first_floor?

(5)單擊0K按鈕。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

這時(shí)出現(xiàn)開始向?qū)В瑒?chuàng)建新的背景拓?fù)鋱D，如圖1-2所示。

圖1-2開始向?qū)В簞?chuàng)建新的背景拓?fù)鋱D

選定網(wǎng)絡(luò)的范圍，如圖1-3所示。

圖1-3開始向?qū)В哼x定網(wǎng)絡(luò)范圍

指定網(wǎng)絡(luò)的大小，如圖1-4所示。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-5開始向?qū)В哼x擇對(duì)象模型家族種類

再次確認(rèn)環(huán)境設(shè)置，如圖1-6所示。

圖1-6設(shè)置完畢的開始向?qū)?/p>

這時(shí)出現(xiàn)所指定大小和規(guī)格的工作空間，同時(shí)彈出一個(gè)對(duì)象模板(包含剛剛選定的對(duì)象模型

家族的所有模型)。

關(guān)鍵概念通過對(duì)象模板中的節(jié)點(diǎn)和鏈路模型來創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)模型。

節(jié)點(diǎn)模型：代表實(shí)際的設(shè)備。

鏈路模型：代表連接設(shè)備的物理媒質(zhì)，可以是電纜或者光纜。

可以通過對(duì)象模板中的圖標(biāo)直觀地看出節(jié)點(diǎn)模型和鏈路模型。

關(guān)鍵概念可以使用以下3種方法之一創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/p>

導(dǎo)入拓?fù)鋱D。

從對(duì)象模板中選擇模型并放置在工作空間中。

使用快速拓?fù)渑渲霉ぞ?RapidConfiguration)。

快速拓?fù)渑渲猛ㄟ^指定參數(shù)(節(jié)點(diǎn)模型和鏈路模型)，一次性創(chuàng)建規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

(6)從Topology菜單中選擇RapidConfiguration。

(7)從配置下拉列表中選擇Star,單擊OK…，如圖1-7所示。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-7拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型選擇

接下來需要為網(wǎng)絡(luò)指定節(jié)點(diǎn)模型和鏈路模型。

OPNET中標(biāo)準(zhǔn)模型的命名規(guī)則為：

<protocoll>_..._<protocoln>_<function>_<mod>其中〈protocol)為模型用到的協(xié)議，可能

同時(shí)用到幾個(gè)協(xié)議〈function〉代表模型的大致功能<mod>模型派生類別。

(8)選擇中心節(jié)點(diǎn)模型為3C_SSII,1100_3300_4s_ae52_e48_ge3?

這是3com公司的交換機(jī)。

(9)選擇周邊節(jié)點(diǎn)模型為Sm」nt_wkstn,并設(shè)置節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為30。

(10)選擇鏈路模型為lOBaseT。

(11)指定網(wǎng)絡(luò)在工作空間中放置的位置：

設(shè)置中心的X和Y軸坐標(biāo)為25。

設(shè)置局域網(wǎng)的半徑范圍為20。

(12)設(shè)置好單擊OK按鈕,如圖1-8所示。

圖1-8快速拓?fù)渑渲脤?duì)話框

項(xiàng)目編輯器中出現(xiàn)如圖1-9所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-9快速拓?fù)渑渲煤蟮木W(wǎng)絡(luò)模型

接下來，需要擴(kuò)展這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，首先增加一個(gè)服務(wù)器。這時(shí)將用到第二種創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)模型

的方法：在對(duì)象模板中選擇模型并放置在工作空間內(nèi)。

(13)打開對(duì)象模板兇。

(14)找到SmInt.server對(duì)象，并將它放置在工作空間中。

如果找不到該模型，可能前面的操作不正確，需要從左上角的下拉列表中選擇

SmIntModel_List模型家族。

(15)單擊右鍵，結(jié)束節(jié)點(diǎn)放置。

如果需要可以多次單擊鼠標(biāo)左鍵，放置多個(gè)節(jié)點(diǎn)。

接下來，需要連接服務(wù)器和星型網(wǎng)絡(luò)：

(16)在對(duì)象模板中找到lOBaseT鏈路對(duì)象。

(17)在服務(wù)器上單擊鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)光標(biāo)，再單擊星型網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)。

這時(shí)出現(xiàn)連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)象的鏈路。

(18)單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束鏈路創(chuàng)建。

最后需要為網(wǎng)絡(luò)配置業(yè)務(wù)，包括應(yīng)用定義(Applicationdefinition)和業(yè)務(wù)規(guī)格定義

(Profiledefinition),設(shè)置業(yè)務(wù)涉及的內(nèi)容較復(fù)雜，本案例不作要求，模板中應(yīng)用定義對(duì)

象和業(yè)務(wù)規(guī)格定義對(duì)象的參數(shù)已經(jīng)配置好(為L(zhǎng)ightdatabase業(yè)務(wù))，只要將它們放置在工作

空間中即可。

(19)在對(duì)象模板中找到Sm_Application_Config對(duì)象并將其放置在工作空間中。

(20)單擊右鍵，光標(biāo)重新移到對(duì)象模板中，單擊Sm_Profile_Config,并將其放置在工作空

間中，單擊右鍵。

(21)關(guān)閉對(duì)象模板。

這時(shí)得到如圖1-10所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-10配置完畢的網(wǎng)絡(luò)模型

接下來，需要收集統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

首先，打開節(jié)點(diǎn)模型編輯器和進(jìn)程模型編輯器。

關(guān)鍵概念0PNET采用三層建模機(jī)制，最底層為進(jìn)程(Process)模型，以狀態(tài)機(jī)來描述協(xié)議；

其次為節(jié)點(diǎn)(Node)模型，由相應(yīng)的協(xié)議模型構(gòu)成，反映設(shè)備特性；

最上層為網(wǎng)絡(luò)模型。三層模型和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、協(xié)議層次完全對(duì)應(yīng)，全

面反映了網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性。

關(guān)鍵概念狀態(tài)與狀態(tài)之間通過轉(zhuǎn)移線transitions相連。轉(zhuǎn)移線可以是帶條件的(必須滿足

條件才能轉(zhuǎn)移)或者無條件的(直接轉(zhuǎn)移)。

1.3收集統(tǒng)計(jì)量

關(guān)鍵概念在網(wǎng)絡(luò)模型中可以對(duì)單個(gè)對(duì)象收集統(tǒng)計(jì)量(Objectstatistics),也可以對(duì)整個(gè)網(wǎng)

絡(luò)收集全局統(tǒng)計(jì)量(Globalstatistics),,

到現(xiàn)在為止，已經(jīng)建好了網(wǎng)絡(luò)模型，現(xiàn)在要根據(jù)本教程最開始提出的問題決定收集哪些統(tǒng)計(jì)

量：

(1)服務(wù)器有能力處理擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的額外業(yè)務(wù)負(fù)載嗎？

(2)一旦與擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)連接，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)性能還能夠接受嗎？

為了找到這些問題的答案，需要選擇一個(gè)對(duì)象統(tǒng)計(jì)量：ServerLoad和一個(gè)全局統(tǒng)計(jì)量：

EthernetDelay。

服務(wù)器負(fù)載(ServerLoad)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能瓶頸。下面來收集與服務(wù)器負(fù)載相關(guān)的

統(tǒng)計(jì)量：

(D在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)(node_31)上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇ChooseIndividual

Statistics,.

這時(shí)出現(xiàn)node_31的選擇統(tǒng)計(jì)量對(duì)話框，如圖1-11所示。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-11選擇結(jié)果統(tǒng)計(jì)量

有益提示統(tǒng)計(jì)量對(duì)話框以樹型結(jié)構(gòu)顯示統(tǒng)計(jì)量，可以清楚地了解它們的隸屬關(guān)系。

(2)單擊NodeStatisticsfEthernet,選擇Load(bits/sec)統(tǒng)計(jì)量。

(3)單擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。

全局統(tǒng)計(jì)量可以用來收集整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息。下面，通過選擇全局Delay統(tǒng)計(jì)量來查看整個(gè)網(wǎng)

絡(luò)的延時(shí)性能。

(4)在網(wǎng)絡(luò)編輯器的工作空間(避免指到對(duì)象)上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇Choose

IndividualStatisticso

(5)單擊GobalStatistics樹型結(jié)構(gòu)，找到并打開Ethernet節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)量。

(6)選中Delay(sec)統(tǒng)計(jì)量。

(7)單擊0K按鈕關(guān)閉對(duì)話框。

1.4保存項(xiàng)目

接下來需要保存項(xiàng)目(最好養(yǎng)成經(jīng)常保存項(xiàng)目的好習(xí)慣)。在File菜單中選擇Save(在

前面已經(jīng)給項(xiàng)目命名，因此不需要重命名)。

1.5運(yùn)行仿真

下一步，可以準(zhǔn)備運(yùn)行仿真了。首先，需要確定repositories屬性設(shè)置iE確：

(1)在Edit菜單中選擇Preferences。

(2)在查找文本框中輸入“repositories”,單擊Find按鈕。

(3)在彈出的對(duì)話框的左下角單擊Insert按鈕，在文本框中輸入stdmod,然后回車。

(4)單擊0K按鈕關(guān)閉repositories和Preferences對(duì)話框。

有益提示

優(yōu)化仿真核心：

仿真核心有development(調(diào)試)和optimized(優(yōu)化)兩種。調(diào)試狀態(tài)的仿真核心會(huì)收集仿真信

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

息，這些信息可用來調(diào)試模塊。而優(yōu)化仿真核心使運(yùn)行速度加快。

設(shè)置優(yōu)化仿真的方法如下：

在Edit菜單中選擇Preferences,在查找文本框中輸入kernel_type,單擊Find按鈕。

將對(duì)應(yīng)的value設(shè)置為optimized。接下來運(yùn)行仿真：

(1)在Simulation菜單中選擇ConfigureSimulation1...,或者在工具欄中選擇運(yùn)行仿真按

鈕。

(2)將仿真時(shí)間Duration設(shè)置為0.5,即模擬執(zhí)行半小時(shí)的仿真，如圖1T2所示。

圖1-12仿真設(shè)置

(3)單擊Run按鈕運(yùn)行仿真。

(4)運(yùn)行完畢后單擊Close按鈕關(guān)閉對(duì)話框。

1.6查看結(jié)果

關(guān)鍵概念可以從項(xiàng)目編輯器中彈出的菜單中選擇ViewResults查看結(jié)果。

查看服務(wù)器Ethernetload結(jié)果：

(1)在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)(node_31)上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇ViewResults,

這時(shí)出現(xiàn)查看結(jié)果對(duì)話框，如圖1T3所示。

(2)然后選中Load(bits/sec)。

VievResults

DiscreteEventGraphs|DisplayedPanel

tHH；OfficeNetwork.node_31

HIMEthernet

Load

OfficeNetwork.node_31

Ethernet

Loadts/sec)

圖1-13查看結(jié)果

(3)單擊Show按鈕，這時(shí)在項(xiàng)目編輯器上出現(xiàn)如圖1-14所示的結(jié)果。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-14網(wǎng)絡(luò)負(fù)載結(jié)果

不同的實(shí)驗(yàn)曲線走勢(shì)應(yīng)該是大致相同，當(dāng)然具體的取值會(huì)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)放置的位置和鏈路長(zhǎng)度不

同而有微弱的差別。

注意到負(fù)載最大值為6000bits/second。這個(gè)場(chǎng)景是想得到的值，用它和后面擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)后的

結(jié)果進(jìn)行比較，關(guān)閉對(duì)話框?，F(xiàn)在來查看EthernetDelay的結(jié)果，這是一個(gè)全局統(tǒng)計(jì)量。

(4)在工作空間中單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇ViewResults,

(5)選擇GlobalStatisticsfEthernetfDelay(sec),然后單擊Show按鈕。

注意到網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)的延時(shí)大約為0.4微秒，如圖1-15所示。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-15網(wǎng)絡(luò)延時(shí)結(jié)果

1.7復(fù)制場(chǎng)景并擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)

您己經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)基本的網(wǎng)絡(luò)，并且收集了相關(guān)結(jié)果。現(xiàn)在可以擴(kuò)展該網(wǎng)絡(luò)并且驗(yàn)證在增加

額外負(fù)載下，網(wǎng)絡(luò)仍然能夠很好地工作。

為了保留剛才的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，以便和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的仿真結(jié)果相比較，需要復(fù)制場(chǎng)景：

(1)在Scenarios菜單中選擇DuplicateScenario..?

(2)命名新的場(chǎng)景為expansion。

(3)單擊OK按鈕。

這時(shí)出現(xiàn)和剛才網(wǎng)絡(luò)模型一模一樣的場(chǎng)景.

接下來，需要構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的另一部分。

(4)從Topology菜單中選擇RapidConfiguration..

(5)從配置下拉列表中選擇Star,單擊OK.…

選擇中心節(jié)點(diǎn)模型為3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3?

選擇周邊節(jié)點(diǎn)模型為Sm」nt_wkstn,并設(shè)置節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為15。

選擇鏈路模型為lOBaseT。

指定網(wǎng)絡(luò)在工作空間中放置的位置：中心的X軸坐標(biāo)為75和Y軸坐標(biāo)為62.5。

局域網(wǎng)的半徑范圍為20。

(6)設(shè)置好以后單擊0K按鈕，這時(shí)項(xiàng)目編輯器中出現(xiàn)另一個(gè)局域網(wǎng)。

連接這兩個(gè)局域網(wǎng)：

(7)單擊對(duì)象模板工具按鈕

(8)選中Cisco2514路由器并將它放置在兩個(gè)局域網(wǎng)之間。單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束放置。

⑼在對(duì)象模板中選中1OBaseT鏈路圖標(biāo)，在項(xiàng)目編輯器中分別連接node_3。和

110加_50(的$口路由器)，以及node_49和node_50。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

(10)單擊鼠標(biāo)右鍵。

(11)關(guān)閉對(duì)象模板。

(12)在File菜單中選擇Save保存項(xiàng)目。

這時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建好了，如圖1T6所示。

1.8運(yùn)行仿真

(1)(1)在Simulation菜單中選擇ConfigureSimulation!..,或者在工具欄中選擇運(yùn)行

(2)將仿真時(shí)間Duration設(shè)置為0.5,即模擬執(zhí)行半小時(shí)的仿真。

(3)單擊Run按鈕運(yùn)行仿真。

(4)運(yùn)行完畢后單擊Close按鈕關(guān)閉對(duì)話框。

1.9比較結(jié)果

為了回答最開始提出的問題，需要將這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的仿真結(jié)果進(jìn)行比較：

(1)在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)(node_31)上單擊鼠標(biāo)右鍵從彈出的菜單中選擇CompareResults。

(2)選中OfficeNetwork.node_31,fEthernet—Load(bits/sec)結(jié)果統(tǒng)計(jì)量，并

在比較結(jié)果對(duì)話框的右下角的下拉列表中選擇AllScenarios,如圖1T7所示。

(3)單擊show按鈕查看比較的結(jié)果。

圖1-18中曲線抖動(dòng)很厲害，為了更加清楚兩條曲線的走勢(shì)，可以改變結(jié)果的收集模式，

從CompareResults(如圖1T7)對(duì)話框中間下面的下拉列表中選擇timeaverage,單擊show

按鈕，這時(shí)出現(xiàn)圖1T9的結(jié)果，可以看出抖動(dòng)被平滑了。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-17比較負(fù)載結(jié)果

圖1-18負(fù)載結(jié)果比較圖

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-18負(fù)載結(jié)果比較圖

(4)關(guān)閉server的比較結(jié)果對(duì)話框。

最后，來查看增加第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)性能的影響。比較這兩個(gè)場(chǎng)景的Ethernetdelay

結(jié)果。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-19平均負(fù)載比較圖

(5)在工作空間中單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇CompareResults。

(6)選擇GlobalStatistics-?-Ethernet-Delay(sec)統(tǒng)計(jì)量。

(7)單擊show按鈕顯示比較結(jié)果，如圖1-20所示。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

圖1-20端對(duì)端延時(shí)比較

從圖中可以看出以太網(wǎng)延時(shí)性能并沒有因?yàn)榉?wù)器負(fù)載的增加而受影響。

⑻關(guān)閉比較結(jié)果對(duì)話框。

(9)從File菜單中選擇Close,保存并關(guān)閉項(xiàng)目文件。

實(shí)驗(yàn)要求：

1.按實(shí)驗(yàn)步驟的要求一步一步的重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程，并自己得出與步驟中相同的圖像。

2.理解實(shí)驗(yàn)過程遇到的相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的概念，并初步熟悉0PNET在網(wǎng)絡(luò)域的設(shè)計(jì)工作方

式，進(jìn)一步熟悉0PNET的工作環(huán)境。

3.了解網(wǎng)絡(luò)建模的一般過程。

思考題：

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述網(wǎng)絡(luò)編輯器的基本結(jié)構(gòu)和相應(yīng)菜單和子菜單項(xiàng)的功能

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

實(shí)驗(yàn)二MM/隊(duì)列的仿真

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

i.學(xué)習(xí)使用結(jié)點(diǎn)編輯器的基本使用方法。

2.學(xué)習(xí)使用探針編輯器收集不同類型的統(tǒng)計(jì)量；

3.學(xué)習(xí)應(yīng)用過濾器在仿真期間收集數(shù)據(jù)；

4.了解用數(shù)學(xué)的方法從分析仿真中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

注意！！建議本實(shí)驗(yàn)在0PNET8.1中完成。

一、仿真問題的分析與定義

現(xiàn)在有一個(gè)單結(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)內(nèi)部具有數(shù)據(jù)的發(fā)生器，數(shù)據(jù)的隊(duì)列緩沖器，隊(duì)列調(diào)度執(zhí)行的

是先進(jìn)先出的調(diào)度策略(FIFO,first-in-first-out),這樣的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以看作是一個(gè)M/M/1

節(jié)點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)就是分析該節(jié)點(diǎn)的性能。

由于M/M/1節(jié)點(diǎn)是很多網(wǎng)絡(luò)類型中的典型節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，因此分析M/M/1節(jié)點(diǎn)的性能具有

很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

所謂的M/M/1隊(duì)列是排隊(duì)論中的?個(gè)最簡(jiǎn)單最基本的隊(duì)列，該隊(duì)列的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)包的

到達(dá)服從泊松分布，隊(duì)列具有無限大的緩沖存儲(chǔ)，到達(dá)的數(shù)據(jù)包的服務(wù)者只有一個(gè)，這是單

處理器的典型工作方式，如下圖所示：

M/M/1Queue

Poisson

process

Average>.packets/second

Rates

1/pbits/packet

在M/M/l中，主要使用三個(gè)參數(shù)，即：

1.數(shù)據(jù)包到達(dá)平均速率(入)；

2.數(shù)據(jù)的平均大??；(1/U)；

3.服務(wù)器的平均服務(wù)速率；(C)?

二、節(jié)點(diǎn)模型的建立：

在這一步中，主要任務(wù)是建立節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的模塊組成；分析該仿真任務(wù)可以知道，該節(jié)點(diǎn)

需要三個(gè)模塊，?個(gè)數(shù)據(jù)源發(fā)生的模塊；一個(gè)隊(duì)列模塊對(duì)發(fā)生的數(shù)據(jù)包進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度

(FIFO)；另一個(gè)數(shù)據(jù)包的處理模塊對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，主要是進(jìn)行銷毀數(shù)據(jù)包

以釋放存儲(chǔ)空間的操作。如下圖所示：

M?M*1Qu&ueModel

O—--{ml—

5?ixkk

中心結(jié)點(diǎn)的模塊組成步驟如下圖所示：

I.在OPNET的主菜單中，選擇File選項(xiàng)，從里面選擇New,在出現(xiàn)的下拉列表中選擇

NodeModel選項(xiàng)。

2.選擇完畢后，單擊OK按鈕。則關(guān)閉該對(duì)話框并進(jìn)入了節(jié)點(diǎn)編輯器的主界面，在這

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

晨可以指定節(jié)點(diǎn)的模塊結(jié)構(gòu)。

E|

3.在節(jié)點(diǎn)編輯器的工具欄圖標(biāo)中選擇處理器模型圖標(biāo),在節(jié)點(diǎn)工作區(qū)的合適

位置放下該處理器模型，單鼠標(biāo)右鍵結(jié)束選擇，用鼠標(biāo)右鍵單擊該處理模型，在彈

出的快捷菜單中選擇EditAttributes命令，進(jìn)入屬性框，用戶需要在這里編輯定義

數(shù)據(jù)發(fā)生器發(fā)生數(shù)據(jù)的速率、分布和發(fā)生數(shù)據(jù)包的大小，分布等。其步驟如下所示:

(1)將name屬性改為src;

(2)將processmodel屬性改為simple_source;

(3)單擊PacketInterarrivalTime屬性的Value欄，在彈出的屬性設(shè)置框做如卜

設(shè)置：

DistributionName:exponential

Meanoutcom:1.0

SpecialValue:NotUsed

(4)單擊PacketSize屬性的Value欄，則彈出PacketSize屬性的設(shè)置欄，做如下

設(shè)置:

DistributionName:exponential

Meanoutcom:9000

SpecialValue:NotUsed

(5)查無誤后單擊OK按鈕并且關(guān)閉src的屬性對(duì)話框。

4.建立隊(duì)列模塊，該模塊的任務(wù)是既要模擬無限大的存儲(chǔ)區(qū)，還要做到收到的數(shù)據(jù)包的排

隊(duì)調(diào)度問題，其過程如下：

(1)單擊工具欄的建立隊(duì)列模塊的圖標(biāo)M|,在工作區(qū)中的合適位置

時(shí)間鼠標(biāo)，然后單擊右鍵結(jié)束模塊的選擇；

(2)用鼠標(biāo)右鍵單擊該處理模型，在彈出的快捷菜單中選擇EditAttribute

命令進(jìn)入屬性框，做如下設(shè)置：(acb_fifo處理模型是OPNET已經(jīng)定義

好一個(gè)處理模型，該模型是一模擬M/M/1隊(duì)列的模型，具體的該處理

過程工作方法，用戶可能通過雙擊該節(jié)點(diǎn)模塊得到；)

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

ChangingtheModuleAttributes

(3)檢查無誤后單擊OK保存并且關(guān)閉queue模塊的對(duì)話框。

5.增加處理器模塊sink,將其處理過程選為sink;

為了進(jìn)行有效的存儲(chǔ)區(qū)管理，對(duì)一經(jīng)統(tǒng)計(jì)完的數(shù)據(jù)包應(yīng)用將其銷毀，從而釋

放該數(shù)據(jù)包所占用的存儲(chǔ)空間。增加該處理模塊的步驟如下：

(1)單擊工具欄的建立隊(duì)列模塊圖標(biāo)，在工作區(qū)的合適位置放置該模塊；

(2)右擊該模塊，在彈出的快捷菜單中選擇EditArttribute命令進(jìn)入屬性框，

做如下設(shè)置：

name:sink;

processmodel:sink;

(3)檢查無誤后單擊OK保存并且關(guān)閉sink模塊的屬性對(duì)話框；

6.進(jìn)行模塊間的連接，這里主要用數(shù)據(jù)包傳送連接。

7.在節(jié)點(diǎn)編輯器界面設(shè)置屬性。在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的模塊及其屬性都建立正確的情況下，最后還

需要設(shè)置節(jié)點(diǎn)模塊的屬性，其方法如下：

(1)節(jié)節(jié)點(diǎn)編輯器的Interface菜單，在里面選擇NodeInterface菜單命令；

(2)在彈出的節(jié)點(diǎn)界面屬性編輯器中，找到NodeType一欄，將里面的

mobile和sateliter的supported的值由yes改為no.

(3)單擊OK按鈕并保存節(jié)點(diǎn)界面屬性對(duì)話框。

8.保存節(jié)點(diǎn)模型。從File菜中選擇Save命令，在彈出的命令框里，將該中心節(jié)點(diǎn)模型命名

為ex_mml_node,單擊OK保存。

三、網(wǎng)絡(luò)模型的建立

建立通信節(jié)點(diǎn)模型后，現(xiàn)在就需要開始建立仿真的工程任務(wù)了。在建立工程的時(shí)候，

一般使用工程建立向?qū)П容^方便。下面就按照工程向?qū)硪徊讲降纳沙跏嫉墓こ探?/p>

面。

1.運(yùn)行工程向?qū)нM(jìn)入工程編輯界面：

(1)OPNETModeler的界面中選擇File菜單，然后選擇New;

(2)在下拉框里選擇project,然后單擊OK。

(3)將工程名命名為場(chǎng)景命名為mini;

(4)單擊OK按鈕確定。

(5)在接下來出現(xiàn)的InitialTopology選擇框中選擇CreateEmptyScenario,然后單擊

選項(xiàng)框右下的next按鈕。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

(6)在接下來的choosenetworkscale中選擇world(默認(rèn))選項(xiàng)，然后單擊next按鈕。

(7)在下面選擇背景地圖中選擇Usa,然后單擊next。

(8)配置對(duì)象模型列框使之適合工程開發(fā)需要。

進(jìn)行完向?qū)渲煤蟮墓ぷ鹘缑婢褪堑湫偷墓こ涕_發(fā)環(huán)境界面。這時(shí)打開對(duì)象控制面

板，按照如下步驟配置列表：

1)在對(duì)象控制面板中單擊configurePaltette按鈕，則進(jìn)入對(duì)象模型列表的配置面

板中。

2)單擊左下角的Clear按鈕，清空所有的模型(子網(wǎng)圖標(biāo)不可清除)。

3)在對(duì)象控制面板中單擊NodeModels按鈕，則進(jìn)入節(jié)點(diǎn)模型選擇框，在節(jié)點(diǎn)模

型選擇框中列出的都是系統(tǒng)內(nèi)嵌的和用戶已經(jīng)定義過的節(jié)點(diǎn)模型；

4)在節(jié)點(diǎn)模型選擇框中找到ex_mml_node項(xiàng)，將其右邊的狀態(tài)由notincluded改

為included。

5)單擊OK按鈕關(guān)閉節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)話框。

6)在對(duì)象控制面板中單擊0K按鈕，在彈出的命名對(duì)話框中選擇系統(tǒng)默認(rèn)的名稱,

單擊OK按鈕。

2.建立網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)模型

對(duì)象控制面板配置完畢后，就可以將對(duì)象控制面板里的節(jié)點(diǎn)模型拖入到工程編輯器的工作區(qū)

了。在這里首先建立一個(gè)子網(wǎng)模型，在子網(wǎng)模型內(nèi)部再放置已經(jīng)定義好的節(jié)點(diǎn)模型，具體步

驟如下所示：

(1)單擊工具欄面板」刈，打?qū)ο罂刂泼姘濉?/p>

(2)在選項(xiàng)框中選擇一個(gè)固定子網(wǎng)圖標(biāo)放置在背景地圖上，選擇完畢后單擊鼠標(biāo)右

鍵，結(jié)束該選擇。

(3)雙擊該節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)，打該節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)編輯，用戶可以在子網(wǎng)內(nèi)部的位置放置

合適的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型和鏈路。

(4)進(jìn)入節(jié)點(diǎn)內(nèi)部界面，此時(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)提供的從標(biāo)是基于節(jié)點(diǎn)界面，在一般情況下

看起來不是很方便，因此需要修改該坐標(biāo)系統(tǒng)，方法如下：

1)使用view菜單的setgridProperties命令，此時(shí)會(huì)激活，?個(gè)配置框：

2)按照如下的設(shè)置配置柵格屬性，即：

division:10

resolution:10pixels/m

units:meters

最后單擊close按鈕，關(guān)閉該配置框。

(5)配置子網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)類型。在對(duì)象?？刂泼姘逯袉螕魣D標(biāo)ex_mml_node,將其放

置在子網(wǎng)中，并將節(jié)點(diǎn)命名為m_l.

(6)保存該工程。

四、網(wǎng)絡(luò)仿真的配置和仿真的運(yùn)行

1.網(wǎng)絡(luò)仿真的配置過程

在本實(shí)驗(yàn)中主要觀察兩個(gè)統(tǒng)計(jì)變量，即隊(duì)列的大小(queuesize)和隊(duì)列的延時(shí)(queue

delay)參數(shù)。利用這兩個(gè)參數(shù)的值用戶就可以知道如下兩點(diǎn)：

第一，在節(jié)點(diǎn)的無限緩沖隊(duì)列中，數(shù)據(jù)包的平均延時(shí)是多少，這個(gè)延時(shí)是否能超

過用戶所能承受的程度；

第二，數(shù)據(jù)隊(duì)列的長(zhǎng)度是否一直在增長(zhǎng)，如果數(shù)據(jù)隊(duì)列的長(zhǎng)度一直增長(zhǎng)，則表明

該節(jié)點(diǎn)處于超載狀態(tài)并成為系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)講義

這里的參數(shù)收集要采用一種高級(jí)統(tǒng)計(jì)變量的搜集方法，即使用探針器編輯器(Probe

Editor)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量的搜集工作。

探針編輯器主要是使用一種探測(cè)來對(duì)各個(gè)定義的統(tǒng)計(jì)變量進(jìn)行更高級(jí)的配置，在probe

editor中主要提供八種探測(cè)對(duì)象。這里使用ProbeEditor的主要步驟如下所示：

(1)單擊工程編輯器的File菜單.，選擇New命令，然后選擇ProbeMode

模塊，單擊OK按鈕，此時(shí)的工程界面如下圖所示：

(2)將打開的ProbeEditor關(guān)聯(lián)到該網(wǎng)絡(luò)模型上。在ProbeEditor中，單

擊菜單項(xiàng)Objects,在下一級(jí)菜單選擇setnetworkmodle菜單命令，在

彈出的選擇工程對(duì)話框中選擇ex_mm1-mm1.

(3)設(shè)置統(tǒng)計(jì)量queueDelay節(jié)點(diǎn)的探測(cè)。

1)在Object菜單中選擇CreatNodeStatisticProbe或者選擇工具欄按鈕圖

標(biāo)都可以執(zhí)行該命令，此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在NodeStatisticProbes下面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)圖

標(biāo)；

ProbeEditor(InitialState)

TProbeModel:unnamed

FfeE(ftObjectsWindowsHelp

三

工GlobalStabsbcProbes

F工NodeStabsbcProbes

rLinkStatisbcProbes

PalhStabsbcProbes

一

工DemandStabsbcProbes

一

EAttributeProbes

EAU(xnabcArwdbonProbes

EStabsbcAnima60nProbes

七CustomArwnabonProbes

LiveStabsbcProbes

2)右擊該圖標(biāo)會(huì)展開一個(gè)下拉菜單：

3)從展開的下拉菜單中選擇ChooseProbedObject命令，會(huì)彈出一個(gè)表示該網(wǎng)絡(luò)

模型的所有可選節(jié)點(diǎn)的一個(gè)樹型層次拓?fù)?，按照top-subnet_0-node_0展開該拓

撲結(jié)構(gòu)，最選擇queue。

4)單擊OK按鈕保存并關(guān)閉該對(duì)話框，此時(shí)在探測(cè)圖標(biāo)后面會(huì)出現(xiàn)剛才指定的節(jié)

點(diǎn)名稱；

5)為了使該統(tǒng)計(jì)量的名稱具有一定的意義，將上面的統(tǒng)計(jì)變量進(jìn)行重新命名。

在ProbeEditor的探測(cè)圖標(biāo)上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇editAttributes命令，將name屬

性設(shè)置為QueueDelay,將Submodule屬性設(shè)為subqueue[O];單擊statistic欄，在彈出

的統(tǒng)計(jì)量的設(shè)定框選擇queuedelay.

(4)設(shè)置統(tǒng)計(jì)量queuesize的節(jié)點(diǎn)探測(cè)。對(duì)統(tǒng)計(jì)量queuesize的節(jié)點(diǎn)探測(cè)的設(shè)置與上面的對(duì)統(tǒng)

計(jì)量Queuedelay的節(jié)點(diǎn)探測(cè)的步驟是類型的，如下所示：

1)在Object菜單中選擇CreatNodeStatisticPr