【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)間順序調(diào)度事件列表中的事件，需要先執(zhí)行的事件位于表的頭部。當(dāng)一個(gè)事件執(zhí)行后將從事件列表中刪除該事件。 仿真核作為仿 真的核心管理機(jī)構(gòu)，采用高效的辦法管理維護(hù)事件列表，按順序通過(guò)中斷將在隊(duì)列頭的事件交給指定模塊，同時(shí)接收各個(gè)模塊送來(lái)的中斷，并把相應(yīng)事件插入事件列表中間。仿真控制權(quán)伴隨中斷不斷地在仿真核與模塊之間轉(zhuǎn)移。 當(dāng)事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，仿真核按照下面兩種辦法來(lái)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）。 廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 8 （ 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。 OPNET 仿真流程 利用 OPNET仿真，一般遵循以下 工作流程： 定義目標(biāo)問(wèn)題：明確和規(guī)范化網(wǎng)絡(luò)仿真所要研究的問(wèn)題和目標(biāo)，提出明確的網(wǎng)絡(luò)仿真描述性能參數(shù)。如網(wǎng)絡(luò)通信吞吐量、鏈路利用率、設(shè)備利用率、端到端延遲等。 建立網(wǎng)絡(luò)仿真模型：根據(jù)研究的問(wèn)題和目標(biāo)，建立所需要的網(wǎng)絡(luò)模型、進(jìn)程模型或節(jié)點(diǎn)模型，并配置相關(guān)業(yè)務(wù)。 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)。如網(wǎng)絡(luò)流量、端到端延遲等。 保存項(xiàng)目運(yùn)行仿真：利用仿真工具進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，以得到所需要的數(shù)據(jù)。 查看并分析結(jié)果：查看結(jié)果并利用相關(guān)分析工具和數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)仿真結(jié) 果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 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。 生成仿真報(bào)告：生成網(wǎng)絡(luò)仿真的研究報(bào)告。 廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 9 第三章 校園網(wǎng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 校園網(wǎng)性能穩(wěn)定與否關(guān)系到學(xué)校教育、教學(xué)、科研和管理等工作能否正常有序進(jìn)行。及時(shí)了解校園網(wǎng)的性能，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)速度、克服網(wǎng)絡(luò)瓶頸、保障教育教學(xué)工作的正常進(jìn)行具有十分重要的意義。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]。 不同的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)或應(yīng)用，其涉及的性能指標(biāo)不盡相同，同一種性能指標(biāo)對(duì)于不同的業(yè)務(wù)類型，其影響也有很大區(qū)別，因此對(duì)于具體的業(yè)務(wù)類型或應(yīng)用，還需具體分析。本文將介紹幾個(gè)常用的描述網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)，它同樣適用于校園網(wǎng)。 校園網(wǎng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 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(kāi)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)。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。在 C/S結(jié)構(gòu)中，響應(yīng)時(shí)間由網(wǎng)卡延遲、物理介質(zhì)延遲、服務(wù)器延遲三種構(gòu)成。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。 不同的應(yīng)用對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求不盡相同。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 。而在 HTTP應(yīng)用下載一個(gè)網(wǎng)頁(yè)只要不超過(guò) 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(guò) 400毫秒，當(dāng)響應(yīng)時(shí)間超過(guò)閾值時(shí)，用戶就可能變得不耐煩。 網(wǎng)絡(luò)延遲 網(wǎng)絡(luò)延遲 是指將數(shù)據(jù)從一端發(fā)送到另一端的時(shí)間，是一個(gè)廣泛使用的廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 10 性能指標(biāo)。延遲時(shí)間的大小影響應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上的運(yùn)行效率的高低，對(duì)于那些對(duì)時(shí)間敏感的應(yīng)用程序而言其影響更大。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。 網(wǎng)絡(luò)延遲的確定常測(cè)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。在服務(wù)器端，如果服務(wù)器閑，則響應(yīng)快，忙則響應(yīng)慢：在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，如果 網(wǎng)絡(luò)路徑無(wú)擁塞，則在路由器上排隊(duì)時(shí)間短，否則時(shí)間延長(zhǎng)；在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，由鏈路故障引起的路由變化也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包往返路徑不一致，從而影響傳輸時(shí)間?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)某一段時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲的突升或突降，通常表明網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或受到安全攻擊等。 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)。延遲變化一般可以理解為同向傳輸?shù)南噜彅?shù)據(jù)包之間的時(shí)間差。 造成抖動(dòng)的原因主要有 3個(gè)： 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐傻膫鞑パ舆t變化； 數(shù)據(jù)包處理要求不同帶來(lái)的交換延遲變化； 因隊(duì)列的空和隊(duì)列的滿而 引起的調(diào)度處理延遲變化。 對(duì)于語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，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。 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。 廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 11 鏈路使用率 鏈路使用率（ Link Utilization）是指待定時(shí)間間隔吞吐量占鏈路接入率速率的百分比。 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。它是網(wǎng)絡(luò)資源使用頻度的 動(dòng)態(tài)度量，也是衡量網(wǎng)絡(luò)性能價(jià)格比的關(guān)鍵參數(shù)。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。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。另外，資源利用率也是預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能變化的最有效途徑，從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看， CPU利用率最好在 30%40%，超過(guò)這個(gè)界限，網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)急劇下降，而網(wǎng)絡(luò)利用率大約為 30%70%時(shí)，可保證有突發(fā)業(yè)務(wù)時(shí)仍有足夠的帶寬可用。 丟包率 網(wǎng)絡(luò)丟包率是指在一個(gè)待定時(shí)間間隔內(nèi)，從客戶機(jī)到服務(wù)器間往返過(guò)程中丟失的數(shù)據(jù)包占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的百分比。數(shù) 據(jù)包丟失一般是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。丟包率一般在 0%15%間變化。超過(guò) 15%的丟包率可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不可用。需要注意的是少量的丟包率并不一定表示網(wǎng)絡(luò)故障，很多業(yè)務(wù)在少量丟包的情況下也能繼續(xù)進(jìn)行。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。 可靠性和可用性 可靠性和可用性是判斷系統(tǒng)是否有效的指標(biāo)。與前面所闡述的動(dòng)態(tài)指標(biāo)不同，它們是一種靜態(tài)指標(biāo)。 可靠性是指在一定時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能正常工作 的概率。一般用平均無(wú)故障廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 12 時(shí)間（ MTBF， Mean Time Between Failures）表示。顯然 MTBF值越大，可靠性越高。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。 可用性是指在某特定時(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)能正常工作的時(shí)間占總時(shí)間的百分比。通常用平均修復(fù)時(shí)間（ MTTR）表示。故障次數(shù)少但故障后修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，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(wú)法接受的。最理想的情況是 MTBF值大，而 MTTR值小，即可靠性高，一般不出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)故障能馬上修復(fù) [5]。 影響性能的要因素 拓樸結(jié)構(gòu)。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。如星形網(wǎng)，延遲小，但中心結(jié)點(diǎn)如果出故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都會(huì)癱瘓，網(wǎng)絡(luò)可靠性差；而網(wǎng)狀網(wǎng)則可靠性非常高。 網(wǎng)絡(luò)的帶寬。它反映了單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力，同等條件下，帶寬越高，吞吐量越大，網(wǎng)絡(luò)性能越高。 網(wǎng)絡(luò)的輸入負(fù)載。網(wǎng)絡(luò)所有工作站所要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量之和稱為輸入負(fù)載。輸入負(fù)載的增加引起信道擁擠，時(shí)延增加，嚴(yán)重的還會(huì)因?yàn)榕鲎布觿』蚓彌_溢出引起重發(fā)而阻塞信道。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)。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。 廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 13 第四章 校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 校園網(wǎng)的主要拓?fù)漕愋? 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，從拓?fù)鋵W(xué)的角度看，把網(wǎng)絡(luò)單元定義為節(jié)點(diǎn)，兩點(diǎn)間的連線稱為鏈路。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和鏈路的幾何位置就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也就是指網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)單元的地理分布和互聯(lián)關(guān)系的幾何構(gòu)形 [11]。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為星型、樹(shù)型、網(wǎng)狀型、總線型、環(huán)型五類。 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。它的優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理；控制簡(jiǎn)單，建網(wǎng)容易；網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較短，誤碼率較低。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。 樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)是將多級(jí)星形網(wǎng)絡(luò)按層次方式排列得到的網(wǎng)絡(luò)，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；每個(gè)鏈路都支持雙向傳輸；結(jié)點(diǎn)擴(kuò)充方便靈活；除葉結(jié)點(diǎn)及其相連的鏈路外，任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)或鏈路產(chǎn)生的故障都會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 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，因此又稱廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。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，相廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 14 符則接收網(wǎng)上的信息。 總線型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，便于擴(kuò)充；信道利用率高；傳輸速率高。缺點(diǎn)是：可靠性不高；會(huì)產(chǎn)生沖突問(wèn)題；維護(hù)難，出現(xiàn)故障時(shí)較難查找。 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。 環(huán)型結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動(dòng)的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一條道路，故簡(jiǎn)化了路徑選擇的控制；環(huán)路中各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，故控制軟件簡(jiǎn)單；由于信息在環(huán)路中是依次穿過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，勢(shì)必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；環(huán)路是封閉的，不便于擴(kuò)充；可靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，將會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓；維護(hù)難，對(duì)分支節(jié)點(diǎn)故障定位較難。 網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)設(shè)備之間均有點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路連接，這種連接不經(jīng)濟(jì)，只有每個(gè)站點(diǎn) 都要頻繁發(fā)送信息時(shí)才使用這種方法。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(kāi)關(guān)，采用多種通信信道，多種傳輸速率。 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。 校園網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備及主要技術(shù) （ 1）中繼器 中繼器用于同種局域網(wǎng)絡(luò)的互連，是在物理層次上實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)互廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于 OPNET的校園網(wǎng)仿真 15 連設(shè)備，用于擴(kuò)展網(wǎng)段的距離。它是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。以太網(wǎng)常常利用中繼器擴(kuò)展總線的電纜長(zhǎng)度，標(biāo)準(zhǔn)細(xì)纜以太網(wǎng)的每段長(zhǎng)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(zhǎng)度則可提高到 925米 [12]。 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。 2) 中繼器主要用在同種 LAN互連中，如 LAN和 Ether網(wǎng)。 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。 4) 由中繼器連接起來(lái)的各網(wǎng)段必須采用同樣的信道協(xié)議，例如CSMA/CD協(xié)議。 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。 6) 網(wǎng)段上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的地址。 7) 中繼器以它相連的網(wǎng)絡(luò)同 樣的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。 （ 2）集線器 集線器（ HUB）又稱為 HUB，實(shí)質(zhì)上為多端口的中繼器，在使用時(shí)，可以把集線器連接的網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)共享式總線，在集線器的內(nèi)部，各端口之間相互連在一起的。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。 集線器把一個(gè)端口接收的所有信號(hào)向所有端口進(jìn)行廣播，因而容易形成廣播風(fēng)暴。隨著網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的發(fā)展，集線器正逐步為交換機(jī)所取代 [12]。 （ 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)端口都