【正文】 （2） 研究基于OPNET的無線局域網(wǎng)技術(shù)。我們相信，未來數(shù)年將是網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，今后網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)必將成為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不可缺少的工具。結(jié)論本文應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，對某工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑯I(yè)務(wù)需求進(jìn)行了模擬，仿真，在原網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果基礎(chǔ)上，再對其進(jìn)行增加節(jié)點(diǎn)和視頻業(yè)務(wù)的擴(kuò)容，再次進(jìn)行仿真后，發(fā)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)延遲及響應(yīng)時(shí)間增加的問題，影響到正常上網(wǎng)業(yè)務(wù)，對比仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了造成該問題的主要問題和瓶頸所在，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造后，其網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)性能滿期足了要求，說明改造方案起到了實(shí)效。再看服務(wù)器組到核心交換機(jī)鏈路利用率，： 服務(wù)器組到核心交換機(jī)鏈路利用率由圖可知，這時(shí)鏈路的利用率比之前高了，說明修改鏈路后，其使用效率提高了，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能都提高了。 改進(jìn)后校園網(wǎng)的仿真分析 對原有網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)由于學(xué)生宿舍由原來5000個(gè)用戶增加到了20000個(gè)，而全校網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)增加了視頻Video業(yè)務(wù)。再看一下學(xué)生宿舍到核心交換機(jī)的鏈路利用率，： 增加節(jié)點(diǎn)及業(yè)務(wù)后學(xué)生宿舍到核心交換機(jī)鏈路利用率可以得出和上圖走勢一樣的結(jié)果。： HTTP應(yīng)用的平均頁面響應(yīng)時(shí)間這里可以看到，即毫秒級。： 收集仿真參數(shù) 仿真及分析對參數(shù)收集配置后，設(shè)置運(yùn)行時(shí)間為30分鐘，按按鈕運(yùn)行仿真?；氐街魍?fù)?，為主詢配置器配置六個(gè)業(yè)務(wù)主詢，分別對應(yīng)各個(gè)局域網(wǎng)所需求的業(yè)務(wù)，再分別進(jìn)入各個(gè)局域網(wǎng)，為局域網(wǎng)中的主機(jī)配置應(yīng)用到的業(yè)務(wù)主詢。其各個(gè)局域網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)及需求業(yè)務(wù)如下表： 各個(gè)局域網(wǎng)需求表名稱節(jié)點(diǎn)數(shù)業(yè)務(wù)需求圖書館100上網(wǎng)、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫、打印工學(xué)館400上網(wǎng)、電子郵件、數(shù)據(jù)庫、打印理學(xué)館100上網(wǎng)、電子郵件、數(shù)據(jù)庫、打印實(shí)驗(yàn)樓800上網(wǎng)、電子郵件、遠(yuǎn)程登陸、數(shù)據(jù)庫行政樓250上網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、電子郵件、打印教學(xué)樓200上網(wǎng)、電子郵件學(xué)生宿舍5000上網(wǎng)、電子郵件教工宿舍300上網(wǎng)、電子郵件服務(wù)器3上網(wǎng)、電子郵件、遠(yuǎn)程登陸、數(shù)據(jù)庫、文件傳輸、打印 網(wǎng)絡(luò)建模以核心交換機(jī)為中心，用100BaseT鏈路連接各個(gè)局域網(wǎng)及服務(wù)器組，各個(gè)局域網(wǎng)圖標(biāo)分別命名為圖書館、工學(xué)館、理學(xué)館、實(shí)驗(yàn)樓、行政樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、教工宿舍、服務(wù)器組。計(jì)時(shí)器超過的主機(jī)將發(fā)送聲明報(bào)告。該局域相連的每個(gè)路由器會(huì)監(jiān)聽所有IP組播地址，以便獲取所有報(bào)告。(二) 到 ，在全網(wǎng)范圍有效。使用VLAN的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)：VLAN允許一組不限物理地域的用戶共享一個(gè)獨(dú)立的廣播域，通過有效劃分用戶群和控制廣播范圍等方式，從根本上提高網(wǎng)絡(luò)效率與安全性；通過劃分VLAN，可以使廣播域數(shù)量更多，但每個(gè)廣播域的規(guī)模小，使得用戶的影響減小，同時(shí)也提高了網(wǎng)絡(luò)中用戶的安全性。如果在文件列表中找到MAC地址，交換機(jī)就將端口分配給列表中的VLAN。形成靜態(tài)VLAN過程是將端口強(qiáng)制性地分配給VLAN的過程，只能對將端口映射到合適的VLAN所必須的命令進(jìn)行手工輸入。VLAN的其他優(yōu)勢包括加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性能、易于控制廣播和能夠分布通信量。 主要技術(shù) 1． VLANVLAN即是廣播域。一般討論網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)都是指用交換機(jī)和路由器進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。2） 數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)橋或橋接器（bridge）。在互連設(shè)備中，它最為復(fù)雜，一般只能進(jìn)行一對一的轉(zhuǎn)換，或是少數(shù)幾種特定應(yīng)用協(xié)議的轉(zhuǎn)換。2) 路由器通過IP地址和子網(wǎng)掩碼的組合隔離各個(gè)子網(wǎng)，有利于子網(wǎng)的劃分、維護(hù)和管理。路由器使用最少時(shí)間算法或最優(yōu)路徑算法來調(diào)整信息傳遞的路徑，如果某一網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)生故障或堵塞，路由器可選擇另一條路徑，以保證信息的正常傳輸。: 交換機(jī)工作原理4． 路由器路由器是實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)連接的互連設(shè)備，工作在OSI的第三層。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。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。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。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。現(xiàn)在的校園網(wǎng)多使用星型或樹型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線局域網(wǎng)已基本被星型所代替。 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。 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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)。 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)通過點(diǎn)到點(diǎn)的方式連接。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)。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)中對關(guān)鍵部件往往設(shè)置冗余備份。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)。超過15%的丟包率可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不可用。另外，資源利用率也是預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能變化的最有效途徑，從經(jīng)驗(yàn)來看，CPU利用率最好在30%40%，超過這個(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。 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。造成抖動(dòng)的原因主要有3個(gè)：1. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐傻膫鞑パ舆t變化；2. 數(shù)據(jù)包處理要求不同帶來的交換延遲變化；3. 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。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)路徑無擁塞，則在路由器上排隊(duì)時(shí)間短，否則時(shí)間延長；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。 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)廣泛使用的性能指標(biāo)。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。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)。 定義目標(biāo) 創(chuàng)建或?qū)胪負(fù)? 創(chuàng)建或?qū)霕I(yè)務(wù) 收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)運(yùn)行仿真N結(jié)果正確？調(diào)試Y輸出報(bào)告 OPNET仿真流程第四章 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù) 校園網(wǎng)的性能評價(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。 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)。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。統(tǒng)計(jì)線最普遍的應(yīng)用之一是使得用戶所定義的進(jìn)程能夠獲知同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)其他模塊的狀態(tài)。例如：點(diǎn)到點(diǎn)鏈路要經(jīng)歷4個(gè)管道階段；總線鏈路共有6個(gè)管道階段；無線鏈路共有13個(gè)管道階段。5. 鏈路形式對于有線鏈路，它們都需要設(shè)定所支持的封包格式，并且要和收發(fā)信機(jī)支持的封包格式一致。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）。在使用op_ici_create()創(chuàng)建ICI 之前必須先編輯其格式。為將ICI與一事件關(guān)聯(lián)，仿真核心采用一種稱為綁定的機(jī)制，一個(gè)進(jìn)程在一個(gè)時(shí)刻只能綁定一個(gè)ICI。由于ICI 是以事件為載體，所以它可以用在各種有關(guān)事件調(diào)度的場合，比包的應(yīng)用范圍更廣，如同一節(jié)點(diǎn)模型的不同模塊之間、不同節(jié)點(diǎn)模型之間以及同一節(jié)點(diǎn)模型的相同模塊內(nèi)。選擇scheduled 對應(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 對應(yīng)采用op_pk_send_forced()傳輸包；選擇quiet 對應(yīng)采用op_pk_send_quiet()。(三) op_pk_send_forced()產(chǎn)生的事件不需在仿真核心的事件列表中排隊(duì)，而是插隊(duì)到事件列表的隊(duì)首立刻執(zhí)行，并且包不需要經(jīng)歷從源模塊輸出流到目的模塊輸入流的延時(shí)，直接到達(dá)目的模塊。如果包流的源模塊是進(jìn)程模塊，則可以通過op_pk_send()及其演變的3 種方式將包發(fā)送至目的模塊輸入流。初始中斷可以由仿真核心beginsimulationintenupt引發(fā)，也可以由主流中斷引發(fā)。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。除完成初始化工作外還要處理該中斷。因?yàn)槭菑?qiáng)制狀態(tài)，仿真開始就進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。包隊(duì)列是隸屬于模塊，而不隸屬于某個(gè)包流，因此連接模塊的包流可以有多個(gè)，而包隊(duì)列只有一個(gè)。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。每個(gè)包含有一些存儲(chǔ)信息的區(qū)域。（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。當(dāng)一個(gè)事件執(zhí)行后將從事件列表中刪除該事件。仿真中的各個(gè)模塊之間通過事件中斷方式傳遞事件信息。 離散事件仿真機(jī)制OPNET采用基于離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)制。例如在仿真路由協(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)間周期性地查看一次，而是收到封包，事件到達(dá)才去看。OPNET中的建模工作在3種不同的層中完成，這3種層次也稱為3個(gè)域。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。其含義為在源狀態(tài)時(shí)，進(jìn)程只要完成源狀態(tài)的離開代碼，就立即對轉(zhuǎn)移條件進(jìn)行判斷，當(dāng)轉(zhuǎn)移條件成立，則執(zhí)行轉(zhuǎn)移代碼，之后轉(zhuǎn)移到目的狀態(tài)。每個(gè)狀態(tài)都有相應(yīng)的動(dòng)作與其對應(yīng)，在ProC中這些動(dòng)作被稱為執(zhí)行代碼。狀態(tài)就是進(jìn)程在仿真過程中所處的眾多模式之一，狀態(tài)之間是互斥和互補(bǔ)的，進(jìn)程在某一時(shí)刻只能處在一個(gè)狀態(tài)中，而所有的狀態(tài)則構(gòu)成了進(jìn)程狀態(tài)空間的全集。是通過管道階段模型實(shí)現(xiàn)的。模塊間用包流線或統(tǒng)計(jì)線相連，其中包流線承載了模塊間數(shù)據(jù)包的傳輸，統(tǒng)計(jì)線可實(shí)現(xiàn)對模塊待定參數(shù)變化的監(jiān)視，通過modules，paeketstreams和statistic wires的聯(lián)合使用，用戶可對節(jié)點(diǎn)的行為進(jìn)行仿真。 OPNET仿真技術(shù)網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的系統(tǒng)，OPNETModeler建模采用層次化和模塊化的方式，將復(fù)雜的體系分解為不同的層次結(jié)構(gòu)，每層完成一定的功能，一層內(nèi)又由多個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊完成更小的任務(wù)。OPNET的全球部分電信級運(yùn)營商客戶，如ATamp。它的產(chǎn)品線除了Modeler外，還包括ITGuru、SP Guru、OPNET Development Kit 和WDM Guru等。OPNET公司最早是由麻省理工學(xué)院（MIT）信息決策實(shí)驗(yàn)室受美國軍方委托而成立的。（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。另外，并行和分布式網(wǎng)絡(luò)仿真軟件也在研究中。三種仿真軟件都采用離散事件驅(qū)動(dòng)作為引擎。對同一種情況，三種網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的仿真結(jié)果也會(huì)有一定差別。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。GloMoSim的優(yōu)點(diǎn)在于使用方便，具有可測量性，可以遠(yuǎn)程控制。另外，由于使用兩種編程語言，NS2的學(xué)習(xí)曲線太過陡峭，其調(diào)試工作也具有相當(dāng)難度。使用NS2的另一個(gè)好處是使初學(xué)網(wǎng)絡(luò)者能比較具體地理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、協(xié)議、路由、分組轉(zhuǎn)發(fā)、擁塞控制等。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方定義的數(shù)據(jù)，C++的類和OTcL的類相對應(yīng)。NS2是一個(gè)完全免費(fèi)的軟件，因有開放體系結(jié)構(gòu)，并帶有大量協(xié)議庫支持，尤其適合于對基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，在國際上享有很高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)，被世界各國的網(wǎng)絡(luò)研究者廣泛使用。OPNET支持SUN、HP、IBM、SGI工作站和一般PC等硬件設(shè)備，可以運(yùn)行在Unix、NT或Win95/98等操作系統(tǒng)上。OPNET采用基于包的建模機(jī)制。最著名的仿真軟件OPNET是美國MIL3公司的產(chǎn)品?？偠灾?，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)具備全新的模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)理，使其具有在高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下得到最高可信度結(jié)果的特點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)仿真的預(yù)測功能是其他任何方法都無法比擬的，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)，而且特別適用于中大型網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，初期應(yīng)用成本不高，而且建好的網(wǎng)絡(luò)模型可以延續(xù)使用，后期投資還會(huì)不斷下降。其次，網(wǎng)絡(luò)仿真能夠驗(yàn)證實(shí)際方案或比較多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案。網(wǎng)絡(luò)仿真獲取的網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)包括全局性能統(tǒng)計(jì)量、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的性能統(tǒng)計(jì)量、網(wǎng)絡(luò)鏈路的流量和延遲等，由此既可以獲取某些業(yè)務(wù)層的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，也可以得到協(xié)議內(nèi)部某些特殊參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。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。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)流量的運(yùn)輸，從而獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化所需要的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的仿真技術(shù)。實(shí)驗(yàn)方法的局限性在于成本很高，重新配置或共享資源很難，運(yùn)用起來不靈活。（3） 仿真方法。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。最后對全文進(jìn)行了總結(jié)，并提出其中的