基于NS2的距离向量算法仿真及结果分析

第22卷 第4期

文章编号：1006-9348（2005）04-0165-04

计 算 机 仿 真

2005年4月

基于NS2的距离向量算法仿真及结果分析

2，3

谭敏生1，，林亚平2，陆成1

（1.南华大学计算机学院，湖南衡阳421001；2.湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙410082；

3.南华大学网络中心，湖南衡阳421001）

摘要：NS（NetworkSimuiator）是面向对象的大型离散事件可视化仿真器，它不仅能实现复杂的网络数据传输和拓扑结构的仿真，还能模拟各种IP网络环境。该文阐述了NS的体系结构、特点、基于NS网络仿真的方法和一般过程。实现了一个20结用Xgraph工具描绘了链路上的流量点的局域网的距离向量路由算法仿真，并用Nam工具实现了DV算法的动画仿真效果，曲线，实验表明在DV算法下数据包丢失和阻塞干扰等现象的客观存在。关键词：网络仿真器；距离向量算法；仿真中图分类号：TP311 文献标识码：A

SimulationandAnalysisofDistanceVectorAlgorithmBasedonNS2

2，3

TANMin-sheng1，，LINYa-ping2，LUCheng1

（http://doc.guandang.netputerCoiiegeinNanhuaUniversity，HengyangHunan421001，China；

http://doc.guandang.netputerandCommunicationCoiiegeinHunanUniversity，ChangshaHunan410082，China；

http://doc.guandang.networkCenterinNanhuaUnivesity，HengyangHunan421001，China）

ABSTRACT：NS（NetworkSimuiator）isanobject-orientedvisuaisimuiatorbasedoniarge-scaiediscreteevent.ItnotoniysimuiatesthetransmissionofnetworkdataandtopoiogyarchitecturebutaisosimuiatesaiikindsofIPnetworkcircumstance.ThispaperdescribesthearchitectureandcharacteristicsofNS.Anditaisogivesthetechnigueandthe（DV）aigorithmsimuiationof20-nodeLANisimpiementedandgeneraiprocessbasedonNS.TheDistanceVector

theeffectsofdynamicsimuiationbyDVaigorithmisreaiizedbyNam.Thispaper，portraysthetrafficcurveoftheiinkwithXgraph.Theexperimentshowsthatthesephenomena，suchasthepacketiosingandinterference，areexist-entbyusingtheDVaigorithm.

KEYWORDS：Networksimuiator；Distancevectoraigorithm；Simuiation

1 引言

在计算机网络新的算法、方法、设备及技术的研究过程中，实验测试和验证是非常必要的，但用物理网络进行测试和验证往往是代价较高甚至是不现实的。在这种情况下，仿真就成了重要手段之一。网络仿真周期小、成本低。它可以使研究者更容易利用他人的研究成果，更专注于自己所研究的部分而不必为系统的其他部分耗费过多的精力。

近年来，随着网络技术的快速发展和变化，人们提出了各种新的协议和算法，以满足Oos、多播、安全、移动网络、策略管理等新的需求。但设计和评估这些协议和算法却要涉

及许多问题，虽然在实验室、测试床等真实环境下进行实际试验都很有价值，但它们都缺乏相当的灵活性和扩展性，并且成本太高。而多协议的网络仿真器以极低的成本提供了丰富的实验环境。同时，由于网络的快速增长而导致的扩展性和异构性对现在的协议机制和相关的设计方法提出了挑战，因此，无论对于网络协议的设计研究，还是网络规划设计，网络的仿真都有其重要意义。

2 NS的体系结构及特点

NS（NetworkSimuiator）是一种内核源代码开放的离散事件大型可视化仿真器。其体系结构如图1所示，粗框里为NS的模块，粗框外的script为要写的脚本文件。NS负责解

收稿日期：2004-09-15

—165—

图1 NS的体系结构

释脚本，并将结果写到输出文件中，然后调用Nam或Xgraph显示输出文件。TcI提供了一个强有力的平台，可以生成面向多种平台的应用程序、协议、驱动程序等，它与Tk（tooIkit）协作，可生成GUI应用程序，可在PC、UniX和Macintosh上运行。TcI还可用来完成与网页相关的任务，或是为应用程序提供强有力的命令语言。

NS具有下列特点：!能够建立目前大多数网络对象的基本模型之间的互连，并且使复杂的网络通讯和拓扑结构得到高度切合实际的仿真。基本模型除了包括局域网、无线局域网、卫星网络等MAC子层的协议和事件以外，还包括IP协议及与IP协议相关的事件（如IP路由器队列、分组交换表、单播和多播路由以及动态路由协议等）。"NS能利用应用软件在单机硬件系统上建立一个可信的切合实际的标准网络仿真环境，使用者可以充分利用该网络仿真环境中的模型资源进行新协议和新网络的测试、开发及性能分析。#NS具有内核的高度开放性以及对于实际网络仿真的真实性、可靠性和实用性的特点，对硬件环境要求不高，极大地缩短网络协议的开发周期，能对待建网络的性能进行预分析和测试。

3 使用NS进行网络仿真的方法和一般过程

进行仿真前，首先要分析仿真涉及哪个层次，NS仿真分两个层次：一个是基于OtcI编程的层次，即利用NS已有的网络元素实现仿真，无需对NS本身进行任何修改，只要编写一个OtcI脚本；另一个是基于C++和OtcI编程的层次，如果NS中没有所需的网络元素，就需要首先对NS进行扩展，添加所需要的网络元素。这就需要利用前面所提到的分裂对象模型，添加新的C++和OtcI类，然后再编写OtcI脚本。整个仿真过程如图2所示。

4 DV算法的仿真实现

在单播路由方式中共定义了四种路由选择策略：静态策略、对话策略、动态策略和手动策略，而路由选择策略是特定算法的实现的。目前静态策略和对话策略使用Dijkstra的aII-pairsSPF算法，而一种典型的动态路由选择策略是DV算

—166—

法。DV算法定义“距离”为到目的网络所经过的路由器数，“距离”也称为“跳数”（hop-count），每经过一个路由器，跳数就加1。相对于OSPF以及BGP动态路由选择协议来说，DV算法有着简洁、配置灵活和易于实现等特点。

在仿真开始时，要首先检测路由器各个端口的状态和地址信息，还要检测在该端口上发送和接收数据时的距离量。若端口状态正常，则在路由表中增加一条路由。该算

法采用主动发送、被动接收的机制来实现路由信息交换。路由器每隔几秒时间向相邻

图2 利用NS进行网络仿真的过程

路由器广播自己的路由表。路由表中最主要的信息就是到某网络的距离及应经过的下一节点。路由表更新的原则是使到各目的网络的距离最短。互连网中的所有路由器与其相邻路由器不断交换路由信息，并不断动态更新其路由表，这就保证了网络路由的连贯性，避免了由于拓扑结构变化或路由器故障导致的路由变化带来的网络瘫痪。4.1 仿真事件设计

在该仿真程序中我们定义了一个20结点的局域网来仿真DV算法。从0.5秒开始，由n（17）向n（11）发送恒定比特流（CBR），主要通路（最短的）是n（17）～（n15）～（n1）～n（0）～（n12）～（n11）。从1.0秒开始，n（15）到n（17）的通路由于网络故障中断，经过路由表的更新，n（17）将以新的路由n（17）～（n18）～（n19）～（n1）～（n0）～（n12）～（n11）向n（11）发送恒定比特流（CBR）。从2.0秒开始n（15）到n19）的通路也由于网络故障中断，经过路由表的更新，n17）无法建立新路由，此时我们可以清楚地看见很严重的丢包现象。从2.5秒开始n（15）到n（19）和n（15）到n（17）通路同时恢复，经过路由表的更新，n（17）仍采用n（17）～n15）～（n1）～n（0）～（n12）～（n11）向n（11）发送恒定比特流（CBR）。 …… 此处隐藏：7524字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……