【正文】 OFF 建立無(wú)線節(jié)點(diǎn)并設(shè)置節(jié)點(diǎn)的位置（節(jié)點(diǎn)位置決定了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)） set n(0) [$ns node] $n(0) randommotion 0 $n(0) set X_ $n(0) set Y_ $n(0) set Z_ $ns initial_node_pos $n(0) 20 set n(1) [$ns node] $n(1) randommotion 0 $n(1) set X_ $n(1) set Y_ $n(1) set Z_ $ns initial_node_pos $n(1) 20 set n(2) [$ns node] $n(2) randommotion 0 $n(2) set X_ $n(2) set Y_ $n(2) set Z_ $ns initial_node_pos $n(2) 20 建立一個(gè) UDP 代理 set udp0 [new Agent/UDP] 。拓?fù)洌L(zhǎng)度 22 set val(y) 200 。接口隊(duì)列中數(shù)據(jù)包的最大值 set val(rp) MFlood 。鏈路層類型 set val(ant) Antenna/OmniAntenna 。 MAC類型 ： MAC 層協(xié)議 set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue 。信道模型： TwoRayGround set val(if) Phy/WirelessPhy 。 圖 31 一字型的無(wú)線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 洪泛路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn) 1 一個(gè)簡(jiǎn)單 的三個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線廣播通信網(wǎng)絡(luò)模型 簡(jiǎn)單無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模型模擬 無(wú)線節(jié)點(diǎn)參數(shù) set val(chan) Channel/WirelessChannel 。 CBR 流的包大小、流速率以及無(wú)線節(jié)點(diǎn)的物理層的發(fā)射功率、信號(hào)接收門限等參數(shù)在腳本中都沒有專門設(shè)置，采用默認(rèn)值，默認(rèn)值在~ns/tcl/lib/ 中定義。此時(shí)洪泛算法就不具有其應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)，而應(yīng)使用其他路由算法進(jìn)行更替，獲得更好的路由結(jié)果。 通過了以上三步的路由建立過程，對(duì)于一個(gè)不知道每個(gè)邊的圖能夠獲得較好的路由結(jié)果，同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)能夠迅速的傳遞給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。當(dāng) Ni 剩余能耗不夠轉(zhuǎn)發(fā) DP時(shí)，則其廣播 RP 報(bào)文，收到該文的節(jié)點(diǎn)是在 NIT 中將 Ni狀態(tài)改為 Dead，若 Ni是一個(gè)使用的節(jié)點(diǎn)， 想該路徑中的鄰居節(jié)點(diǎn)向自己在路徑中的上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送 RR 報(bào)文，并將RPT 表中對(duì)應(yīng)的 RREP 信息刪除，直到報(bào)文到達(dá)該路徑的起點(diǎn)。第四步：節(jié)點(diǎn) Ni丟棄該報(bào)文，同時(shí)將報(bào)文信息記錄在自身的數(shù)組中，以待以后進(jìn)行判斷是否接收過。 1. 初始化階段 ： 初始化階段（ Initialization Phase）中具體又分為兩步：第一步，各個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播節(jié)點(diǎn)信息的報(bào)文 NIP；第二步，收到 NIP 報(bào)文的節(jié)點(diǎn)將其相關(guān)信息存儲(chǔ)到鄰居信息表 NIT 中。 洪泛算法 的實(shí)現(xiàn) 基于三個(gè)步驟：初始化階段，路由建立階段，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)階段。這就決定了洪泛算法的基礎(chǔ)是在一個(gè)沒有具體權(quán)值的具體圖中進(jìn)行搜索和信息傳遞。由于傳遞不具有方向性，而是單一的相所有相連節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的傳遞，則很容易發(fā)生信息成環(huán)的傳遞結(jié)果，這個(gè)時(shí)候如果不判斷是否第一次接收到此信息的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致信息風(fēng)暴的產(chǎn)生，導(dǎo)致信息在某兩臺(tái)或多個(gè)計(jì)算機(jī)中循環(huán)重復(fù)傳遞，大大占用帶寬和資源。 以后的所有路由器都遵循同一個(gè)原則，從而將該信息傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。 洪泛（ Flooding）算法，故名思意，將需要傳遞的信息像洪水泛濫的情形一樣傳遞下去，從而最終保證傳到需要的目的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于出現(xiàn)硬件錯(cuò)誤等情況的出現(xiàn)，路由算法也必須仍然能夠處理，由于路由器作為 網(wǎng)絡(luò)連接的節(jié)點(diǎn)處，其失效往往會(huì)造成較大的損失和影響，所以也要求路由算法的健壯性。 洪泛 路由算法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 路由算法的設(shè)計(jì)為了達(dá)到更好的用戶體驗(yàn)效果，要求路由算法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：優(yōu)化；簡(jiǎn)單低耗；健壯穩(wěn)定；快速聚合；靈活性。而每個(gè)算法都 由其特殊的優(yōu)劣有著不同的適用范圍。而路由算法的研究也隨著時(shí)間有著較大的發(fā)展空間。 洪泛算法最大的問題是會(huì)產(chǎn)生大量的重復(fù)分組，占用網(wǎng)絡(luò)資源，是路由器和鏈路的資 19 源過于浪費(fèi)，以致效率很低。 洪泛路由協(xié)議 洪泛（ mflood）路由算法是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的路由算法，其具體思想是每個(gè)節(jié)點(diǎn)都使用廣播轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)分組，若收到重復(fù)分組則進(jìn)行丟棄處理。 （ 4） 根據(jù) IP 協(xié)議的版本，路由協(xié)議可分成： IPv4 路由協(xié)議：包括 RIP、 OSPF、 BGP和 ISIS 等。 （ 3） 根據(jù)目的地址的類型，路由協(xié)議可分成：?jiǎn)尾ヂ酚蓞f(xié)議（ Unicast Routing Protocol）：包括 RIP、 OSPF、 BGP 和 ISIS 等。其中， BGP 也被稱為路徑矢量協(xié)議（ PathVector）。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（ Exterior Gateway Protocol，簡(jiǎn)稱 EGP）：運(yùn)行于不同自治系統(tǒng)之間， BGP 是目前最常用的 EGP。總之，路由協(xié)議創(chuàng)建了路由表，描述了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)；路由協(xié)議與路由器協(xié)同工作，執(zhí)行路由選擇和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能。 18 第 3 章 洪泛路由算法仿真設(shè)計(jì) 洪泛 路由協(xié)議概述 路由協(xié)議分類 路由協(xié)議： 路由協(xié)議通過在路由器之間共享路由信息來(lái)支持可路由協(xié)議。 15 圖 25繪制等高線 NS2 的安裝及 工作平臺(tái)搭建 1 安裝 步驟一：安裝各個(gè)基礎(chǔ)軟件 yum – y install autoconf yum – y install automake yum – y install gccc++ yum – y install libX11devel yum – y install xx11protodevel yum – y install libXtdevel yum – y install libXmudevel 圖 26 yum 命令安裝架包 步驟二：下載并且安裝 ，先解壓，后進(jìn)入文件夾，運(yùn)行 ./install 即可完成安裝 16 圖 27運(yùn)行 ./install 根據(jù)提示，需要 進(jìn)行 環(huán)境配置，完成安裝 2 NS2 工作平臺(tái)搭建 因?yàn)?Linux 環(huán)境下， NS2 在完成安裝以后 ，如果要使用 NS2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，還需要對(duì)一些基礎(chǔ)的系統(tǒng)文件的參數(shù)進(jìn)行修改，具體如下。 （ 1）二維： 在多圖模式下繪圖，得到如下圖所示的結(jié)果。雖然 gnuplot 不如Matlab 那么強(qiáng)大，但卻非常小巧實(shí)用，使用也簡(jiǎn)單，而且繪制出來(lái)的圖形質(zhì)量也很好。 5 gnuplot 繪圖 gunplot 是一款命令驅(qū)動(dòng)的交互式繪圖軟件，一個(gè)強(qiáng)有力的科學(xué)繪圖工具。 4 gawk 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 gawk 是一種對(duì)文檔資料具有很強(qiáng)處理能力的程序語(yǔ)言，簡(jiǎn)短的幾句代碼就可以完成對(duì)文檔的修改、對(duì)比、抽取，相對(duì)其他的語(yǔ)言來(lái)說，其對(duì)文檔資料的處理方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。 3 簡(jiǎn)單動(dòng)畫顯示工具 NAM NAM（ Network Animater）的功能是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模擬軟件或真實(shí)環(huán)境里的特定格式的 Trace輸出文件來(lái)運(yùn)行動(dòng)畫，以觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)模擬中的 Trace 和數(shù)據(jù)分組流 向。 NS2 輔助工具及仿真結(jié)果分析工具 介紹 1 數(shù)據(jù)流生成工具 cbrgen 數(shù)據(jù)流生成工具 chrgen 用來(lái)生成傳輸負(fù)載，可以產(chǎn)生 TCP 流和 CBR 流。而 OTcl 是 ObjectTcl，它是在 Tcl基礎(chǔ)上進(jìn)行了面向?qū)ο蟮姆庋b。 Tcl/OTcl 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 Tcl,是“ Tool Command Language”的簡(jiǎn)稱，它是一種腳本語(yǔ)言，是 John 在加州大學(xué)伯克利分校研究時(shí)創(chuàng)建的。 在分析模擬結(jié)果的過程中一般需 要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最后把處理得到的數(shù)據(jù)描繪成圖。 ? 對(duì)分析過的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖處理，得出網(wǎng)絡(luò)的性能。 ? 用 NS 解釋執(zhí)行完成編寫后的 OTcl 腳本。 OTcl 腳本應(yīng)該包含的內(nèi)容有：配置模擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定鏈路的基本特 性，如延遲、帶寬和丟失策略等；建立協(xié)議代理，包括端設(shè)備的協(xié)議綁定和通信業(yè)務(wù)量模型的建立；配置業(yè)務(wù)量模型的參數(shù)，從而確定網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)量分布；設(shè)置 Trace 文件來(lái)保存整個(gè)模擬過程中的每個(gè)步驟的數(shù)據(jù)，待仿真完后對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。假如用戶已經(jīng)完成了對(duì) NS 底層 C++代碼的拓展，或者 MS 所包含的組件能夠滿足要求，進(jìn)行一次仿真的步驟大致如下。 圖 23 使用 NS模擬仿真的基本過程 分析任務(wù) 需要完善 C++代碼？ 添加或修改 C++代碼模塊 重新編譯 NS NS 用戶 完善否？ 編寫 Tcl 腳本 運(yùn)行 NS 進(jìn)行模擬 分析模擬結(jié)果 仿真完成 否 否 滿足仿真需求？ 修改 Tcl腳本 只需修改 Tcl腳本 ？ 否 是 是 是 否 13 若是仿真工作需要拓展 C++代碼，必然涉及代碼的調(diào)試。 生成的 NAM文件可以調(diào)用 NAM 輔助程序進(jìn)行直觀的仿真演示 3 NS2 的仿真流程 用戶對(duì) NS2一般采用如下的策略進(jìn)行仿真：首先編寫 Tcl 代碼及協(xié)議模塊 (可以僅使用內(nèi)置的協(xié)議模塊 )，然后調(diào)用 NS2 對(duì) TCL 代碼進(jìn)行仿真，最后對(duì) trace 文件進(jìn)行分析 (使用 AWK或 Gnuplot)或者使用 NAM 工具對(duì) NAM文件進(jìn)行演示操作 。 文件輸出部分 NS2 可以將仿真結(jié)構(gòu)通過兩種文件格式輸出，具體的輸出格式和方法由 TCL 腳本定義，NS2 仿真器調(diào)用相應(yīng)的對(duì)象將仿真結(jié)果寫入文件中，通常有兩種輸出文件格式： （ 1）標(biāo)準(zhǔn)的 Trace 文件輸出 采用標(biāo)準(zhǔn)的 Trace 文件輸出， Trace 文件會(huì) 按照以下格式記 錄每個(gè)節(jié)點(diǎn)在某一時(shí)刻對(duì)數(shù)據(jù)的處理情況，其格式如下。 11 圖 21 NS2仿真模塊圖 腳本輸入 NS2 的仿真過程由 TCL 腳本控制， TCL 是 Linux 下一種很常見的腳本編寫語(yǔ)言，因其優(yōu)秀的可移植性及便于修改的特性而被廣泛使用， NS2 使用 TCL 腳本做為控制輸入語(yǔ)言是為了方便用戶編寫代碼控制仿真流程，也可以方便用戶在仿真時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。 此外， NS2 有一個(gè)內(nèi)置的定時(shí)器，離散事件觸發(fā)事件有內(nèi)置定時(shí)器控制，不會(huì)受計(jì)算機(jī)速度影響。 NS2 采用面向?qū)ο?、離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬方法。 1基于離散事件的仿 真系統(tǒng) NS2 是一個(gè)離散事件調(diào)度器，模擬的時(shí)間是由調(diào)度器的事件來(lái)推進(jìn)的。因此，目前在學(xué)術(shù)界和教育界，有大量的人正在使用或試圖使用 NS。所以， NS成了目前學(xué)術(shù)界廣泛使用的一種網(wǎng)絡(luò)模擬軟件。 10 第 2 章 NS2 仿真概述 NS2 簡(jiǎn)介 NS 是由 UC Berkelay 大學(xué)開發(fā)的，來(lái)源于 1989 年的 Real Network Simulator 項(xiàng)目，經(jīng)過多年的發(fā)展，全世界各地研究者在此基礎(chǔ)上不斷地綜合和完善，已經(jīng)成為一個(gè)涉及網(wǎng)絡(luò)各個(gè)方面的優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)模擬工具。 9 本文針對(duì) 洪泛路由協(xié)議 仿真進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，對(duì)其中一些網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行進(jìn)行了一定的改進(jìn)，并對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了數(shù)據(jù) 分析，為豐富網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)庫(kù)提供了 一套可行的研究基礎(chǔ)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)庫(kù)的主要目的是要推動(dòng)推動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程教學(xué)改革的進(jìn)程，提高網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的的質(zhì)量，使學(xué)生在輕松的授課環(huán)境下迅速的掌握網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程知識(shí)。 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)庫(kù)，使用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件仿真各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，不但使教師可以生動(dòng)形象的教授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性，而且能使學(xué)生更為直觀的吸收、掌握知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生善于思考的能力，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中活躍起來(lái)，從而有助于理解和運(yùn)用各種協(xié)議，達(dá)到對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的真正掌握。而若能在課堂教學(xué)中讓學(xué)生“親眼所見”， 則必將會(huì)收到較好的效果。網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程主要集中在對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的教學(xué)內(nèi)容上，傳統(tǒng)的教學(xué)模式和呈現(xiàn)辦法，很容易讓初學(xué)者感到枯燥無(wú)味，失去學(xué)習(xí)的熱情和積極性。教學(xué)過程必須做到生動(dòng)、形象、全面、透徹。 網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)庫(kù)構(gòu)建的意義 目前，多數(shù)網(wǎng)絡(luò)教材都是以 OSI 七層模型或 TCP／ IP 五層模型的分層概念，概念多、理論抽象。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在生活和經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域正在迅速普及，總之，整個(gè)社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴程度越來(lái)越大，因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 的性能問題也就變得突出起來(lái)，所以設(shè)計(jì) 性能穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，就成為研究網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要而又具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。 本課題意義 本課題內(nèi)容 本課題隸屬于“ NS2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真與模擬 ”的研究性課題小組，是其子課題之一，研究的主要方向是 NS2 下洪泛路由協(xié)議的原理及其實(shí)現(xiàn)機(jī)制，基于對(duì) NS2 仿真工具的理解和運(yùn)用，以及對(duì)常見路由協(xié)議的移植過程的理解，將其運(yùn)用到具體的洪泛路由協(xié)議上，并且借助 NS2 自帶的一些輔助分析工具對(duì)協(xié)議的性能進(jìn)行可視化分析。 NS（ Network Simulator）是目前主流的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件之一，其開源、免費(fèi)和易于拓展的特性使其擁有龐大的用戶群體?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)在機(jī)械制造、航