【正文】 erience,the planning and designing method is not reliable and not suited to the growing network needs, using network simulation software to model the network model and simulation has bee an inevitable choice.The main task of this research is through OPNET simulation software , for China39。本文的主要研究任務(wù)，是通過(guò)OPNET仿真軟件，對(duì)我國(guó)一般大學(xué)校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行收集，分析，并在原有模型上添加網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)及應(yīng)用，再進(jìn)行仿真，分析，對(duì)比，找出可能影響校園網(wǎng)性能的主要因素?，F(xiàn)代化教學(xué)手段的普遍運(yùn)用也使多媒體業(yè)務(wù)需求迅速增長(zhǎng)，需要入網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)也迅速增加，因此校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對(duì)設(shè)備性能的要求也更高，鏈路速度更快。許多早期建成的校園網(wǎng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求，校園網(wǎng)需要重新規(guī)劃設(shè)計(jì)。本文的研究對(duì)校園網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)建模都具有一定的指導(dǎo)意義，可以提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，縮短網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)周期，降低校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的投資風(fēng)險(xiǎn)。s general university network, the network structure for modeling, simulation of network behavior, the key parameters of the collection, analysis, and add in the original model of the network nodes and applications, and then simulation, analysis， parison, Find out the main factors that may affect the campus network performance. This study on the campus network planning, design, network modeling has certain guiding significance for network design can improve the scientific nature of the network places a short design cycle, reduce the investment risks of Campus Network. Having certain application value.Key words：OPNET；network simulation；campus network 目 錄第一章 緒論 1 1 2 3第二章 仿真軟件OPNET 4 OPNET仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介 4 OPNET仿真關(guān)鍵技術(shù) 5 三層建模機(jī)制 5 離散事件仿真機(jī)制 7 仿真調(diào)度機(jī)制 7 OPNET仿真流程 8第三章 校園網(wǎng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 9 校園網(wǎng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 9 響應(yīng)時(shí)間 9 網(wǎng)絡(luò)延遲 9 延遲變化 10 吞吐量 10 鏈路使用率 11 資源利用率 11 丟包率 11 可靠性和可用性 11 12第四章 校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 13 校園網(wǎng)的主要拓?fù)漕?lèi)型 13 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 13 樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 13 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 13 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 14 網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 14 校園網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備及主要技術(shù) 14 14 主要技術(shù) 17第五章 校園網(wǎng)建模及仿真分析 19 校園網(wǎng)的建模 19 需求分析 19 網(wǎng)絡(luò)建模 20 業(yè)務(wù)配置 26 數(shù)據(jù)收集及仿真分析 26 數(shù)據(jù)收集 26 仿真及分析 27 增加節(jié)點(diǎn)及業(yè)務(wù)后仿真分析 30結(jié)束語(yǔ) 33參考文獻(xiàn) 34致謝 36V第一章 緒論隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也發(fā)生了變化，不再僅僅是傳輸文本信息還增加了更為豐富的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像以及多媒體等業(yè)務(wù)需求，而且隨著網(wǎng)絡(luò)的使用越來(lái)越廣泛，用戶的數(shù)量也隨之增加，這必然給網(wǎng)絡(luò)原有設(shè)備帶來(lái)沖擊，因此需要對(duì)原有設(shè)備加以改造以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)需求的發(fā)展[17]。在這種情況下，仿真就成了最佳可供選擇的測(cè)試、評(píng)估和驗(yàn)證手段之一。目前，世界上大部分發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家都建立了本國(guó)的校園網(wǎng)體系噶1。校園網(wǎng)普遍存在節(jié)點(diǎn)少、帶寬低、業(yè)務(wù)簡(jiǎn)單、利用率不高、可靠性和安全性差都問(wèn)題。在國(guó)外，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)有十多年的歷史。另一個(gè)原因是主流的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件基本上產(chǎn)自美國(guó)，而其高端產(chǎn)品在1998年以前一直是對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的社會(huì)主義國(guó)家禁運(yùn)。 本文以O(shè)PNET仿真軟件為平臺(tái)，介紹校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù)，涉及硬件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、主要性能指標(biāo)、業(yè)務(wù)需求等，對(duì)現(xiàn)有校園網(wǎng)從增加節(jié)點(diǎn)和增設(shè)業(yè)務(wù)等方面進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)性能仿真分析，利用OPNET對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行了建模并運(yùn)行仿真，分析仿真結(jié)果，增加應(yīng)用業(yè)務(wù)及結(jié)點(diǎn)，再進(jìn)行仿真、分析。第四章是校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，主要介紹了校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的主要拓?fù)漕?lèi)型，用到的關(guān)鍵設(shè)備以及主要技術(shù)。目前共有大概5000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。Modeler調(diào)用已經(jīng)建好的標(biāo)準(zhǔn)模擬組網(wǎng)，在某些業(yè)務(wù)達(dá)不到服務(wù)質(zhì)量的時(shí)候，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。OPNET支持面向?qū)ο蟮慕７绞?，并提供圖形化的編輯界面，更便于用戶使用；采用離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理，使計(jì)算效率得到了很大提高；將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(lái)，大大加快了仿真效率，而且可以得到非常細(xì)節(jié)化的模擬結(jié)果；在物件拼盤(pán)中，包含了詳盡的模型庫(kù)，包括：路由器、交換機(jī)、服務(wù)器、客戶機(jī)、ATM設(shè)備、DSL設(shè)備等，還有其它廠商提供的配備，隨著OPNET版本的提高模型庫(kù)也不斷增加。其次為節(jié)點(diǎn)模型，其用來(lái)定義結(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由發(fā)信機(jī)模塊，接收機(jī)模塊，處理機(jī)模塊，隊(duì)列模塊及包流，統(tǒng)計(jì)線等連接組成，反映服務(wù)特性。 圖21 層次化的建模網(wǎng)絡(luò)模型、結(jié)點(diǎn)模型和進(jìn)程模型分別在相應(yīng)的項(xiàng)目編輯器、結(jié)點(diǎn)編輯器和進(jìn)程編輯器中完成。仿真中的各個(gè)模塊之間通過(guò)事件中斷方式傳遞事件信息。當(dāng)一個(gè)事件執(zhí)行后將從事件列表中刪除該事件。（2）按照事件的重要程度，為事件設(shè)置不同的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)先權(quán)高的先處理。收集統(tǒng)計(jì)量：根據(jù)要研究的問(wèn)題和目標(biāo)，收集要用于仿真模型實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。調(diào)試再仿真：分析仿真數(shù)據(jù)，找出瓶頸，然后通過(guò)修改拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、更新設(shè)備、修改協(xié)議等方法得到新的仿真場(chǎng)景，再次運(yùn)行仿真。而要對(duì)校園網(wǎng)性能進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，必須要有一定的衡量標(biāo)準(zhǔn)，即需要確定一組網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)[17]。如：從用戶點(diǎn)擊一個(gè)URL，到接收到相應(yīng)的頁(yè)面所經(jīng)歷的時(shí)間，就是WEB服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。如在Email和FTP應(yīng)用中，要求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高，但對(duì)響應(yīng)時(shí)間則要求很低。比如IP語(yǔ)音系統(tǒng)（VOIP）和視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD），為達(dá)到用戶期望的語(yǔ)音和視頻質(zhì)量，要求盡可能小的端到端延遲時(shí)間。 延遲變化延遲變化是指網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的時(shí)間變化，即抖動(dòng)。 吞吐量網(wǎng)絡(luò)的吞吐量（Throughput）是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要參數(shù)，指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臒o(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)量，通常以bps(位/秒)、Bps(字節(jié)/秒)或pps(包/秒)表示。資源利用率包括各種網(wǎng)絡(luò)部件的利用率：如信道利用率、內(nèi)存利用率、CPU利用率、網(wǎng)絡(luò)利用率等。數(shù)據(jù)包丟失一般是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。比如一些實(shí)時(shí)應(yīng)用或流媒體業(yè)務(wù)，如VOIP，就可以忍受少量的丟包，并且也不需重發(fā)丟失的包；另外，TCP協(xié)議正是靠檢測(cè)丟包發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的，這時(shí)它會(huì)以便低的速率重發(fā)丟失的包。一般用平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF，Mean Time Between Failures）表示。通常用平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）表示。不同拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，其可靠性和延遲等性能會(huì)有所不同。網(wǎng)絡(luò)的輸入負(fù)載。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多時(shí)，傳輸業(yè)務(wù)時(shí)延加大，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載加重，從而使網(wǎng)絡(luò)性能下降。 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)涫怯芍醒虢Y(jié)點(diǎn)為中心與各結(jié)點(diǎn)連接組成的，多結(jié)點(diǎn)與中央結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的方式連接。 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)中若干節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到總線結(jié)構(gòu)是指各工作站和服務(wù)器均掛在一條總線上，各工作站地位平等，無(wú)中心節(jié)點(diǎn)控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺(tái)發(fā)射的信息一樣，因此又稱(chēng)廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)鏈路首尾相連形成一個(gè)閉合的環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸。現(xiàn)在的校園網(wǎng)多使用星型或樹(shù)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線局域網(wǎng)已基本被星型所代替。中繼器的特點(diǎn)有：1) 中繼器可以重發(fā)信號(hào)，這樣可以擴(kuò)展網(wǎng)段的距離。5) 由中繼器連接的網(wǎng)段構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)段，并且有著相同的網(wǎng)絡(luò)地址，屬于一個(gè)沖突域。集線器可分為獨(dú)立式、疊加式、智能模塊化，有8端口、16端口、24端口多種規(guī)格，集線器支持的數(shù)據(jù)傳輸率為10Mbps或100Mbps。交換機(jī)可以連接不同的局域網(wǎng)和局域網(wǎng)網(wǎng)段，并劃分局域網(wǎng)的沖突域?yàn)槎鄠€(gè)，使每個(gè)端口連接的每個(gè)網(wǎng)段為一個(gè)沖突域，從而使每個(gè)網(wǎng)段之間獲得更大的帶寬，比傳統(tǒng)使用集線器的共享式網(wǎng)絡(luò)有更高的效率[12]。因此，在局域網(wǎng)乃至整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域中，路由器技術(shù)始終處于核心地位。路由器是網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行網(wǎng)間連接的關(guān)鍵設(shè)備。網(wǎng)關(guān)一般是一種軟件產(chǎn)品。3) 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)，即路由器（router）。（6）防火墻防火墻（Fire Wall）是一種隔離控制技術(shù)，在某個(gè)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和不安全的網(wǎng)絡(luò)（如Internet）之間設(shè)置屏障，阻止對(duì)信息資源的非法仿問(wèn)。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增加，網(wǎng)絡(luò)管理日益成為一種挑戰(zhàn)。將端口分配給VLAN的方式有兩種，分別是靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的。分配給動(dòng)