【正文】 6) 網(wǎng)段上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的地址。各節(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息。 可靠性是指在一定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能正常工作的概率。 對(duì)于語音和視頻業(yè)務(wù)來說，不 允許出現(xiàn)較大的延遲變化，否 則將嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。 響應(yīng)時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間是反映網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)之一，它是指客戶機(jī)從對(duì)服務(wù)器提出請(qǐng)求開始到收到響應(yīng)所需要的時(shí)間，常用于評(píng)價(jià)交互式終端從一個(gè)主機(jī)請(qǐng)求信息的情況，這是一個(gè)應(yīng)用層 的指標(biāo)。尤其適用于動(dòng)態(tài)監(jiān)控其他模塊的應(yīng)用。屬性名是讀寫 ICI 數(shù)據(jù)的依據(jù)，它的作用和包域名稱一樣 ，以屬性名作為輸入?yún)?shù)可以對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置（ op_ici_attr_set）讀取（ op_ici_attr_get) 和存在性判斷 (op_ici_attr_exists)等操作。 (四 ) 前面 3 種傳輸方式對(duì)于目的模塊來說是被動(dòng)的，因?yàn)榘牡竭_(dá)會(huì)強(qiáng)加一個(gè)流中斷通知它接收。 2) 初始狀態(tài)為非強(qiáng)制狀態(tài)， beginSimulationintemipt 被啟用。包的類型可以是有格式（ formatted）或無格式（ unformatted）的。事件是指網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化 。轉(zhuǎn)移分為條件轉(zhuǎn)移和無條件轉(zhuǎn)移，分別用虛線和實(shí)線表示。節(jié)點(diǎn)模塊根據(jù)功能可以劃分為處理器類、數(shù)據(jù)流線類和收 /發(fā)機(jī)類三種。 1987 年以來， OPNET 迅速而穩(wěn)步地發(fā)展，作為高科技網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、仿真及分析工具， OPNET 在通信、國防及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛認(rèn)可和采用。其次 ， 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的手段各不相同 ， 把這些協(xié)議整合進(jìn)仿真系統(tǒng)中各不相同 ， 在仿真試驗(yàn)中必然存在差 異 。首先，相對(duì)于不斷更新的仿真器， 8 所做 的文檔顯得過時(shí)而且?guī)椭邢?。用戶可以在這三個(gè)層次的任何地方切入編程，建立所需的模型。網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)能夠迅速地建立現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的模型，并能夠方便地修改模型并進(jìn)行仿真。 然而，分析方法的有效性和精確性受限制大。 論文研究的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu) 本文以 OPNET 仿真軟件為平臺(tái)，對(duì)一般大學(xué)校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行了分析，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 ，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。 國內(nèi)外研究狀況 從 80 年代開始， 美國等發(fā)達(dá)國家就一直致力于開發(fā)商業(yè)和非商業(yè)用途的網(wǎng)絡(luò)仿真產(chǎn)品。在某些情況下，仿真是唯一可行的方法和技術(shù)。需入網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)迅速增加，因此網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，對(duì)設(shè)備性能的要求更高，鏈路速度更快 。 Finally， this paper summarized the same time， the work of the future vision and prospects。 為此利用 OPNTE 網(wǎng)絡(luò)仿 真軟件對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行仿真，以 傳統(tǒng)大學(xué)校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)為依托，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中主交換機(jī)的性能情況作為研究校園網(wǎng)的切入點(diǎn)， 通過對(duì)仿真結(jié)果的分析，根據(jù)分析結(jié)果提出對(duì)網(wǎng)絡(luò)改造方案，再次應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件測試改造后交換機(jī)的數(shù)據(jù)，判斷 改造后的網(wǎng)絡(luò)性能是否優(yōu)于原有網(wǎng)絡(luò)。自 1998 年以來，由于我國數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的拉動(dòng)和美國解除高端網(wǎng)絡(luò)仿真軟件出口 限制的刺激，我國的網(wǎng)絡(luò)仿真研究和應(yīng)用逐步起步。設(shè)計(jì)出研究所需要的合理硬件和軟件配置環(huán)境，建立測試 和實(shí)驗(yàn)室，在現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)行為和網(wǎng)絡(luò)性能的研究。模擬網(wǎng)絡(luò)行為是指模擬網(wǎng)絡(luò)流量在實(shí)際應(yīng)用中傳輸、交換和復(fù)用的過程。因此，與時(shí)間驅(qū)動(dòng)相比，離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)計(jì)算效率更高。用戶可以通過繼承 NS2 類來開發(fā)適合自己需要的對(duì)象模塊，集成到 NS2 環(huán)境中去。 NS2 則特別適用于 TCP 層以上的仿真 ， 但是當(dāng)仿真節(jié)點(diǎn) 數(shù)較多時(shí)速度較慢 。 10 第三章 網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 OPNET OPNET 仿真軟件概述 OPNET 公司是全球 領(lǐng)先的決策支持工具提供商，總部在美國華盛頓特區(qū)，主要面向網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的專業(yè)人士，為網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人士提供基于軟件方面的預(yù)測解決方案。 節(jié)點(diǎn)域建模的方法是基于節(jié)點(diǎn)模塊，每個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)行為的某一方面，諸如數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的 處理或選路和數(shù)據(jù)的傳輸?shù)?。非?qiáng)迫狀態(tài)被認(rèn)為是系統(tǒng)真正的狀態(tài)，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)程執(zhí)行完非強(qiáng)迫狀態(tài)的進(jìn)入代碼后，進(jìn)程就處于阻塞，等待新的觸發(fā) ，而強(qiáng)迫狀態(tài)是為了實(shí)際編程和狀態(tài)控制的需要而提出的一種狀態(tài)，進(jìn)程不會(huì)停留在該狀態(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。包是 OPNET 為支持基于信息源（ Messageoriented）通信而定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 1) 初始狀態(tài)為強(qiáng)制狀態(tài)， beginsimulationintemipt 沒有被啟用。時(shí)延由包流的“ delay”屬性指定，所以包到達(dá)的時(shí)刻為包發(fā)送的時(shí)刻加上包流 “delay”屬性的值。 基于 ICI 的通信適用于任何事件，而且常和流事件一起使用，雖然流事件源于包的傳輸，但是如果需要傳輸額外的信息又想避免使用包本身，這時(shí)可以用 ICI。因?yàn)閿?shù)據(jù)包流要經(jīng)過一個(gè)完整的創(chuàng)建、傳輸、處理、銷毀等過程。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)。 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)。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。缺點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)共享能力較差；通信線路利用率不高；中央結(jié)點(diǎn)負(fù)荷太重；網(wǎng)絡(luò)可靠性低。 3) 中繼器工作在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型的最低層物理層。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。 環(huán)型拓?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)通過點(diǎn)到點(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。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)中對(duì)關(guān)鍵部件往往設(shè)置冗余備份。 資源利用率 資源利用率是指網(wǎng)絡(luò)資源的有效工作時(shí)間占整個(gè)時(shí)間的百分比。 在主 /從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中響應(yīng)時(shí)間是由輪詢延遲、鏈路延遲、設(shè)備延遲和CPU 延遲四部分所需時(shí)間的總和。如網(wǎng)絡(luò)通信吞吐量、鏈路利用率、設(shè)備利用率、端到端延遲、丟包率、隊(duì)列長度等。在任意時(shí)刻每個(gè)進(jìn)程一次最多只能綁定一個(gè) ICI，（ op_ici_install()綁定 ICI，最后一個(gè)起作用的）。 選擇 scheduled 對(duì)應(yīng)采用 op_pk_send()和 op_pk_send_delayed()傳輸包，這時(shí)可以設(shè)置包流的“ delay”屬性；選擇 forced 對(duì)應(yīng)采用 op_pk_send_forced()傳輸包；選擇 quiet 對(duì)應(yīng)采用 op_pk_send_quiet()。初始化的退出執(zhí)行代碼用于處理主流中斷，也可以將主流中斷交由 下一個(gè)狀態(tài)的進(jìn)入代碼或轉(zhuǎn)移代碼完成。 b) 包流是支持包在同一節(jié)點(diǎn)模型的不同模塊間傳輸包的物理連接，具體來說，它是源模塊的輸出端口和目的模塊輸入端口間的物理連接。 仿真中的各個(gè)模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。 Modeler 采用階層性的模擬方式，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 TCP 層 IP 層 IP 封裝層 ARP 層 MAC 層 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)程模型，以狀態(tài)機(jī)來描述協(xié)議；其次為節(jié)點(diǎn)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。是通過管道階段模型實(shí)現(xiàn)的。它的產(chǎn)品線除了 Modeler 外，還包括 ITGuru、 SP Guru、 OPNET Development Kit 和 WDM Guru 等。 離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理 ， 使其可以在高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下得到高可信度的結(jié)果 。 GloMoSim(for global mobile system)仿真軟件由美國 UCLA 大學(xué)計(jì)算機(jī)系開發(fā) 。到目前為止，全球已有多個(gè)單位采用 OPNET 技術(shù)進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)研究開發(fā)以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案，它們往往是各有特點(diǎn)，僅憑主觀判斷，很難做出正確的選擇，因此如何進(jìn)行科學(xué)的比較和取舍往往是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者們感到頭疼的事。而仿真方法在很大程度上可以彌補(bǔ)前兩種方法的不足。 第三章介紹了本文利用到的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 OPNET 的詳細(xì)情況，介紹 OPNET 仿真關(guān)鍵技術(shù)， OPNET 的仿真通信機(jī)制及建模方法等。1998 年后，我國多家單位陸續(xù)引進(jìn) OPNET 網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，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)和研究院、所的研究和開發(fā)人員。 校園 網(wǎng)是現(xiàn)代化教學(xué)的基礎(chǔ)性設(shè)施，作為實(shí)施教育信息化有效載體，對(duì) 保 障學(xué)校教育和科研管理等工作的正常有序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)校際交流和資源共享方面，起著至關(guān)重要的作用，并將直接影響到教育信息化建設(shè)的質(zhì)量。 本文的主要研究任務(wù)，是通過 OPNET 仿真軟件，對(duì)我國一般大學(xué)校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，模擬網(wǎng)絡(luò)行為，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，得出 改進(jìn) 設(shè)計(jì)方案是可行 性 。 The main task of this research is through OPNET simulation software， for China39。 隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日 趨 復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日趨龐大，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層出不窮，網(wǎng) 絡(luò)的應(yīng)用也越來越多樣化。不過，網(wǎng)絡(luò)仿真軟件廠家正在全力向這個(gè)方向努力。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究一般有以下三種手段 ： （ 1） 分析方法。網(wǎng)絡(luò)仿真提供了一個(gè)方便、高效的驗(yàn)證和分析方法，所以網(wǎng)絡(luò)仿 真技術(shù)在現(xiàn)代通信 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和研究中的 作用正變得越來越大。 最著名的仿真軟件 OPNET 是美國 MIL3 公司的產(chǎn)品。 OTcL 是一個(gè)解釋性語言，用于書寫仿真腳本，只需修改網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和配置，就可以對(duì)大量的場景進(jìn)行比較，提高程序的 效率， NS2 中利用 TcL 機(jī)制把 OTcL 和 C++結(jié)合起來，使得 C++和 OTcL 能夠互相直接操作對(duì)方定義的數(shù)據(jù)， C++的類和 OTcL 的類相對(duì)應(yīng)。 NS2 和 GloMoSim 是免費(fèi)的 ， 其程序的源代碼也是開放的 ， 因此受到了學(xué)術(shù)界的歡迎 。 （ 3） 仿真分析：利用分析工具和數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行仿真結(jié)果分析。 目前 OPNET 的應(yīng)用在國內(nèi)還處于起步階段，因此 OPNET 具有很大的研究及應(yīng)用價(jià)值。在每個(gè)進(jìn)程模型中都至少有一個(gè)初始狀態(tài)，是進(jìn)程被訪問的第一個(gè)狀態(tài)，既可以是強(qiáng)迫狀態(tài)，也可以是非強(qiáng)迫狀態(tài)。采用離散事件驅(qū)動(dòng)（ Discrete Event Driven）的模擬機(jī)理，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，與時(shí)間驅(qū)動(dòng)相比，計(jì)算效率得到了很大提高。 3． 當(dāng)事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，仿真核按照下面兩種辦法來安排事件在事件列表中的位置： （ 1） 按照事件到達(dá)仿真核的時(shí)間 先 后順序，先到達(dá)先處理（ first e first serve）。 2. 中斷 初始狀態(tài)有以下四種 : 初始狀態(tài)為強(qiáng)制狀態(tài)， beginsimulationintermpt 被啟用。通過使用 begin simulation intenupt 隊(duì)列和處理器對(duì)象設(shè)置可能產(chǎn)生的初始化中斷。如需傳輸額外信息又想避免使用包本身，可以使用 ICI。為描述各個(gè)特點(diǎn)， OPNET 采用一系列管道階段來模擬鏈路的特性。 生成仿真報(bào)告：生成網(wǎng)絡(luò)仿真的研究報(bào) 告。 網(wǎng)絡(luò)延遲的確定常測量往返時(shí)間（ RTT， roundtrip time） ，即一個(gè)數(shù)據(jù)包自客戶機(jī)到服務(wù)器間往返所需的時(shí)間間隔，它不是固定不變的，而是隨著網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化而變化。丟包率一般在0%15%間變化。 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ， 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為星型、樹型、網(wǎng)狀型、總線型、環(huán)型五類 。以太網(wǎng)常常利用中繼器擴(kuò)展總線的電纜長度，標(biāo)準(zhǔn)細(xì)纜以太網(wǎng)的每段長度最大 185 米，最多可有 5 段，而增加中繼器后，最大網(wǎng)絡(luò)電纜長度則可提高到 925 米。 3． 交換機(jī) 交換機(jī)是基于硬件的設(shè)備，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，交換機(jī)每個(gè)端口所有橋接功能，它能夠在任意一對(duì)端口間轉(zhuǎn)發(fā)幀，每一個(gè)端口屬于一個(gè)沖突域，按照 CSMA/CD 協(xié)議工作，交換機(jī)中的電路可以把任意 端 口的網(wǎng)段與別的端口的網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層上連接起來。它的安裝也復(fù)雜，但系統(tǒng)可靠性高，可擴(kuò)充性好，容錯(cuò)能力強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，網(wǎng)絡(luò)可建成各種開關(guān)，采用多種通信信道，多種傳輸速率。故障次數(shù)少但故障后修復(fù)時(shí)間長，或故障次數(shù)多每次故障修復(fù)時(shí)間短，這兩種情況都是用戶無法接受的。分析各個(gè)部分的利用率就可以知道網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸在哪里。而在 HTTP 應(yīng)用下載一個(gè)網(wǎng)頁只要不超過 5 秒也還是可以忍受的，一般情況下響應(yīng)時(shí)間閾值設(shè)為 100 毫秒，最大不超過 400 毫秒，當(dāng)響應(yīng)時(shí)間超過閾值時(shí)，用戶就可能變得不耐煩。如網(wǎng)絡(luò)流量、端到端延遲、丟包率等。以 ICI 格式文件名為輸入?yún)?shù)，調(diào)用 op_ici_create()可以返回一個(gè)相應(yīng)的 ICI 指針，它作為所有后續(xù)操作的依據(jù)。廣義 ICI 是與事件關(guān)聯(lián)的用戶自定義的數(shù)據(jù)列表 。這是不常用的初始化。 c) OPNET 為目的模塊設(shè)置了一個(gè)包