网络协议模拟分析

西安邮电大学（计算机学院）课程设计报告题目：网络协议模拟与分析专业名称：班级：学生姓名：学号（8位）：指导教师：设计起止时间：2014年12月15日—2014年12月26日网络协议分析与仿真课程设计报告网络模拟一、课程设计目的掌握网络模拟工具NS2的使用，学习基本的网络模拟方法。二、课程设计内容协议模拟工具：NS2，awk，shell，perl等；要求：掌握NS2网络模拟的基本流程；内容：NS2网络模拟基本流程编写TCL脚本，搭建如下图所示的一个网络，共6个节点，其中2、3节点用做ftp服务器和客户端，4、5节点用做cbr流量的源和目的，而0、1节点用做转发设备。各节点间的链路属性见图。012453ftpcbrftpsinknullpacketsize=1kbytes,rate=1Mbps2mbps,20ms1.5mbps,10ms1.5mbps,10ms1.5mbps,10ms1.5mbps,10ms模拟时间设为13秒钟，在0.1秒开始产生cbr流量，在1.0秒开发发送发ftp流量；8.0秒ftp流量结束，12.0秒cbr流量结束。编写脚本（可用shell，awk，或perl等）分析模拟日志文件，统计每0.5s内0、1节点间链路通过的分组数以及字节数。三、设计与实现过程1.仿真脚本代码与详细注解#Createasimulatorobject/创建模拟器对象setns[newSimulator]/模拟器对象赋值给变量ns#Definedifferentcolorsfordataflows(forNAM)$nscolor1Red$nscolor2Yellow/给NAM定义不同的数据流,颜色的选择比较随意，只要易于区分就可以#OpentheNAMtracefilesetnf[openout.namw]/打开out.nam文件，一般都是在执行程序的时候自动生成的$nsnamtrace-all$nf#OpentheTracefilesettf[openout.trw]/打开out.tr文件，也是自动生成的$nstrace-all$tf/两个文件主要都是用来记录封包传输过程的#Definea'finish'procedure/定义finish程序，在后面执行的时候会用到procfinish{}{globalnsnftf$nsflush-traceclose$nf/关闭nam文件close$tf/关闭trace文件(在后面调用的时候，是在程序结束的时候，所以前面生成的两个文件必须要关闭)execnamout.nam&#以后台方式执行namexit0}#Createsixnodes/创建六个节点,从n0到n5setn0[$nsnode]setn1[$nsnode]setn2[$nsnode]setn3[$nsnode]setn4[$nsnode]setn5[$nsnode]#Createlinksbetweenthenodes/创建结点之间的链路，而链路的创建都是基于题目要求的基础之上$nsduplex-link$n0$n21.5Mb10msDropTail$nsduplex-link$n0$n41.5Mb10msDropTail$nsduplex-link$n1$n31.5Mb10msDropTail$nsduplex-link$n1$n51.5Mb10msDropTail$nsduplex-link$n1$n02Mb20msDropTail#Givenodeposition(forNAM)/根据题目图示要求，给NAM创建的节点位置如下$nsduplex-link-op$n2$n0orientright-down$nsduplex-link-op$n4$n0orientright-up$nsduplex-link-op$n0$n1orientright$nsduplex-link-op$n0$n1orientright$nsduplex-link-op$n1$n3orientright-up$nsduplex-link-op$n1$n5orientright-down#SetQueueSizeoflink(n0-n1)to10/设置n0到n1之间的列长度$nsqueue-limit$n1$n010#SetupaTCPconnection/建立TCP连接settcp[newAgent/TCP]$tcpsetclass_2$nsattach-agent$n2$tcpsetsink[newAgent/TCPSink]$nsattach-agent$n3$sink$nsconnect$tcp$sink$tcpsetfid_1/NAM中，TCP的连接用红色的数据流表示#SetupaUDPconnection/建立UDP连接setudp[newAgent/UDP]$nsattach-agent$n4$udpsetnull[newAgent/Null]$nsattach-agent$n3$nullsetnull[newAgent/Null]$nsattach-agent$n5$null$nsconnect$udp$null$udpsetfid_2/NAM中，UDP的连接用黄色的数据流表示//TCP与UDP的建立中，agent是一个代理，用来作为网络层的传输与接收#SetupaFTPoverTCPconnection/在TCP连接上建立FTPsetftp[newApplication/FTP]$ftpattach-agent$tcp$ftpsettype_FTP#SetupaCBRoverUDPconnection/在UDP连接上建立CBRsetcbr[newApplication/Traffic/CBR]$cbrattach-agent$udp$cbrsettype_CBR$cbrsetpacket_size_1000$cbrsetrate_1mb$cbrsetrandom_false/设置了cbr流量的包类型，字节大小，以及传输速率#ScheduleeventsfortheCBRandFTPagents/设置FTP和CBR起止时间$nsat0.1$cbrstart/0.1秒产生cbr流量$nsat1.0$ftpstart/1.0秒发送ftp流量$nsat8.0$ftpstop/8.0秒ftp流量结束$nsat12.0$cbrstop/12.0秒cbr流量结束#Callthefinishprocedureafter13secondsofsimulationtime/13秒后调用前面写出的finish程序$nsat13.0finish#Runthesimulation/执行模拟器程序$nsrun2.仿真过程示意（动画截图1个）3.日志分析脚本设计（设计思路与代码、注解）设计思路：首先取出每行的时间（第二字段）、分组大小（第六字段）；若时间大于当前的时间段，变量加1，开始统计下一时间段信息；数组count1记录分组的数目数组count2记录每个时间段通过的分组的总字节数#!/usr/bin/perl#countthenumberofpacketsbetweennode0andnode1,theintervalis0.5seconds.$i=0;/定义变量i@info;/定义三个数组@count1;@count2;while(){/读out.tr文件的内容@info=split(/+/,$_);/以空格为分字符读取每一行的内容$reason=$info[0];/封包事件发生原因(r代表封包被接收，+表示进入队列，-表示离开队列)$time=$info[1];/时间，表示流量传输的开始时间$src=$info[2];/封包的起始节点$dst=$info[3];/封包的终止节点$length=$info[5];/包的字节长度#if($reason==’r’&&($src==0&&$dst==1)||($src==1&&$dst==0)){if($reason==’r’&&($src==0&&$dst==1)||($src==1&&$dst==0)){/包被某个节点所接受，而且链路传输是在从0到1的链路上，判断语句if($time$i*0.5){/时间段超过0.5秒，执行下一行内容$i++;}$count1[$i]++;/这个数组用于统计包的个数$count2[$i]+=$length;/这个数组用于统计字节数}}printf(intervals(s)\t\tpackets\t\tbytes\n);/显示语句，显示内容为：时间间隔，包，还有字节数$i=1.0;while($count1[$i]){/打印出来统计的信息printf(%4.1f~%4.1f\t\t$count1[$i]\t\t$count2[$i]\n,($i-1)*0.5,$i*0.5,);$i++;}/显示统计出来的每个时间段的信息4.分析结果展示（通过自绘图来说明）Packers:Bytes:四、设计技巧及体会1、对自己设计进行评价，指出合理和不足之处，提出改进的方案。整体的设计,实现了题目中的所示要求,即模拟时间设为13秒钟，在0.1秒开始产生cbr流量，在1.0秒开发发送发ftp流量；8.0秒ftp流量结束，12.0秒cbr流量结束,用两种不同的颜色定义了两种数据流,在执行ns的脚本之后，可以通过视觉上的直观感受真实的网络协议模拟过程。两个脚本的编写，并非基于自身的能力水平,而是在通过网上查询资料以及在同学的指导下，才基本实现了实习内容，但是对部分脚本代码的理解有待于进一步提高。2、在设计过程中的感受。通过网络协议的模拟仿真，更加直观形象的观察到整个运行过程，但是基于自身的能力水平，需要进一步的理解每一步操作的原理，在学习的过程中，要不断探索，多询问，多理解，多请教，才能不断进步，进而提升自己，扬长避短，不断充实自己的专业基础知识。