1 / 55

Ns2 一個常用的網路模擬器

Ns2 一個常用的網路模擬器. 洪振洲. 台灣科技大學資管系資料庫實驗室. Ns2 一個常用的網路模擬器. 基本介紹與安裝. 認識 NS2. The NS-2 is a powerful tool for network simulation. There are many researchers use ns-2 to validate their algorithms and protocols for their network researches.

lazaro
Download Presentation

Ns2 一個常用的網路模擬器

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Ns2 一個常用的網路模擬器 洪振洲 台灣科技大學資管系資料庫實驗室

  2. Ns2 一個常用的網路模擬器 基本介紹與安裝

  3. 認識NS2 • The NS-2 is a powerful tool for network simulation. • There are many researchers use ns-2 to validate their algorithms and protocols for their network researches. • NS-2 provides many supports for simulation of TCP, routing, and multicast protocol over wired and wireless network. • It also provide topology generator to create topology from a number of nodes to thousand of nodes.

  4. NS2 資源 • 官方網站 • http://www.isi.edu/nsnam/ns/ • 下載NS2 source, 最完整NS2手冊 • 中文網頁 • http://netlab.cse.yzu.edu.tw/ns2/ • 詳細Windows安裝 • 資源整理 • http://140.116.72.80/~smallko/ns2/ns2.htm • NS2 詳細的資源

  5. 安裝需求 • 作業系統: • Linux • Windows + cygwin (在windows 下模擬的Linux 環境) • 檔案空間需求 約 1GB

  6. 下載NS2 • 由official site 下載 all-in-one 的版本 • 這是最簡單的方式,可以得到一個可用的NS2 • 目前最新版本 2.29 • 由於Ns2 為網路社群共享,所以有各式各樣的修改版本. 我使用的是 2.1b8: 是為了實現AdHoc下面的Multi-cast 所改編的版本.

  7. 簡要安裝步驟 (I) Linux 下的安裝(可以參考 install_on_Suse.txt) • 先create 安裝目錄,並給予適當權限 • 以下假設安裝在 /opt/ns2 • 必先安裝4個重要的library • Tcl 8.3.2 • Tk 8.3.2 • Otcl 1.0a7 • Tclcl 1.0b11

  8. 簡要安裝步驟 (II) • 將library copy 到 /opt/ns2 之下 • 利用指令 “tar –zxvf 檔名” 解開 • 進入每一個子目錄中,依序執行 ./configure 與 make 兩個指令. • 將ns2 的主檔copy 到 /opt/ns2之下, 並用 “tar –zxvf 檔名” 的指令解開 • 進入解開後的子目錄,打入 ./configure 的指令 • 先別執行 make, 我們要修改Makefile

  9. 簡要安裝步驟 (III) • 利用文字編輯器修改ns2 解開後目錄中的 “Makefile”, 找到一行叫 “all :$(NS) all-recursive”把其中的 all-recursive 拿掉 • 執行 make • 如果沒有錯誤訊息,就是安裝成功了

  10. Ns2 一個常用的網路模擬器 Overview of NS2

  11. What should we do?

  12. C++ 與 TCL • NS2 中的元件是由C++ 撰寫而成 • 劇本檔語言是 TCL • 為了讓模擬實驗撰寫者能簡單操作物件,ns2 中劇本 • 對於研究新protocol 的研究者,著重於如何用C++撰寫元件(agent) • 對於研究複雜系統效能者,著重於如何用TCL描述系統

  13. Ns2 一個常用的網路模擬器 Use C++ to write your first NS2 agent.

  14. AgentEcho • 簡單的模擬 adhoc network 下面的echo 功能. • 所有echo 的邏輯都將寫在 名為”AdhocEcho” 的Agent 之中 • 我們預計在”AdhocEcho”中實現的功能 • 創造並列印節點基本資料 • 可以送出/回應 自訂的echo packet • 利用時鐘來建立"Time-out” 機制

  15. 在開始之前 • 建立專案子目錄： • 在NS2 主目錄之下的“AdHocEcho”子目錄 • 步驟一覽 • STEP 1. 建立 C++ 中AdHocEcho所需的 Head • STEP 2. 建立 AdhocEcho Agent 所需的基本架構 • STEP 3. 建立 Tcl srcipt來測試初步結果. • STEP 4. 修改C++ 檔案,使有 request/response 的能力 • STEP 5. 修改C++ 檔案,使其有偵測Time-out 的能力

  16. Echo Protocol 簡述 若A 在 T 時間 執行Echo 封包內容: A

  17. Echo Protocol 簡述 若B 在 T2 時間 收到來自A 的Echo_request B B 將只回應 A 封包內容: A

  18. Ns2 一個常用的網路模擬器 Step 1-Step 3 建立最簡單的echo agent,並加以測試

  19. STEP 1. 建立 C++ 中Agent所需的 HeadAdhocEcho.h (I) // 講義第二頁,程式一自訂的packet 表頭 structhdr_ahe { // 表頭結構的定義 int FromNode; double FromTime; int ReplyNode; double ReplyTime; int Type; // Type=0: request, Type=1: reply int size_; int& size() { return size_; } staticint offset_; inlinestaticint& offset() { return offset_; } inlinestatichdr_ahe* access(const Packet* p) { return(hdr_ahe*) p->access(offset_); } }; 自訂表頭

  20. STEP 1. 建立 C++ 中Agent所需的 HeadAdhocEcho.h (II) // 講義第二頁,程式二自訂的agent class 的定義 classAgentECHO : public Agent { public: AgentECHO(); // 建構子 virtual void recv(Packet *, Handler *); // 封包入口 protected: virtual int command(int argc, const char*const* argv); // 與TCL 溝通的界面 private: int my_addr; //用來儲存自己的 address, 與溝通用的port. int data_port; };

  21. STEP 2. 以 C++程式碼實現 AgentEcho.cc 的細節(I) • 建立的檔案是AgentEcho.cc (講義第三頁) #include "AdhocEcho.h“ #include “ip.h“ // 用來處理ip 表頭的訊息 #include “packet.h“// 處理封包必備標頭檔 inthdr_ahe::offset_; // 為了正確處理自訂packet 標頭而宣告 // 自訂標頭檔的 wrapper class, 宣告十分制式,目的是為了讓使用者能在TCL中存取自訂packet 標頭, 用處很少 static classAHEHeaderClass : public PacketHeaderClass { public: AHEHeaderClass() :PacketHeaderClass("PacketHeader/AHECHOHEAD",sizeof(hdr_ahe)) { bind_offset( &hdr_ahe::offset_ ); } } class_ahe_hdr;

  22. STEP 2. 以 C++程式碼實現 AgentEcho.cc 的細節(II) // 十分重要的 Wrapper class for our agent.講義第三頁 – 程式五 static classAHEClass : public TclClass { public: // Agent/ADECHO 是在TCL 中 create 這個 agent 時所需要的名字 AHEClass() : TclClass("Agent/ADECHO") {} // 這個class 實際上僅是創造一個agent class 並回傳. TclObject* create(int, const char*const*) { return ( new AgentECHO() ); } } class_ahe_agent;

  23. STEP 2. 以 C++程式碼實現 AgentEcho.cc 的細節(III) AgentECHO::AgentECHO() : Agent(PT_AECHO) { } • 1. 目前沒有需要初始化的部份，因此建構子沒有內容 • 2. “PT_AECHO” 表示AgentECHO agent 所使用的packet類別設為”PT_AECHO”. • 利用此packet 類別,Agent可以決定對應的處理. • 並且系統trace 輸出也將跟據此類別決定輸出的方式. • packet類別可以為任意值,但必須在”../packet.h” 中稍加修改. • (可參考講義第4頁)

  24. STEP 2. 以 C++程式碼實現 AgentEcho.cc 的細節(IV) • AgentECHO預設必須要實現的函式: command • command是由tcl 對此agent class 下指令時,與c++程式溝通的介面. • 目前我們讓使用者在劇本中可以對此agent 下三種指令, 分別為: • AgentName myaddr Int1 • AgentName myport Int2 • AgentName ShowName • 指令(1)與(2)是用來告知c++程式中,agnet的addr與溝通用的port. • 指令(3) 則是要求該agent 列印出addr 與port, 可以當作debug 訊息.

  25. STEP 2. 以 C++程式碼實現 AgentEcho.cc 的細節(V) • command 副函式接收到的訊息使用argc 表示參數個數, argv陣列實際紀錄所收到的字串內容.我們可以把上列指令(1)想像成 • AgentName myaddr Int1 • argc=3 : argv[0] argv[1] argv[2] • 判斷所輸入的指令的方式 • 1. 比對argc 數目 • 2. 比對 argv[1] 的值

  26. STEP 2. 以 C++程式碼實現 AgentEcho.cc 的細節(VI) int AgentECHO::command(int argc, const char*const* argv) { if (argc == 2) { //AgentName ShowName if (strcmp(argv[1], "ShowName") == 0) { printf(" Hello World -- I am %d port=%d!!\n" ,my_addr,data_port); return (TCL_OK); } } else if(argc==3){ // AgentName myaddr Int1 if (strcasecmp(argv[1], "myaddr") == 0) { my_addr= atoi(argv[2]); return (TCL_OK); } if (strcasecmp(argv[1], "myport") == 0) {// AgentName myport Int2 data_port= atoi(argv[2]); return (TCL_OK); } } return Agent::command(argc, argv); }

  27. STEP 2. 以 C++程式碼實現 AgentEcho.cc 的細節(VII) • 編輯Ns2目錄下的 Makefile, 將AdhocEcho/AdhocEcho.o 加到適當位置去. OBJ_CC = \ …… aodv/aodv_logs.o aodv/aodv.o \ AdhocEcho/AdhocEcho.o \ …… simulator.o \ • 完成後,執行make depend, make. • 若無錯誤,就完成了

  28. STEP 3. 建立簡單TCL script 來測試AgentEcho • 我們要執行實驗的指令: • ./ns scripts/run.tcl -x 1200 -y 800 -stop 20 -tr TRACES/out.tr -mg AdhocEcho/sna_1 -sc movement_scenarios/scen-1200x800-30-500-10-1 -nn 30 -rp AdhocEcho • 使用ns 主程式執行 scripts/run.tcl 的設定檔file. • -x, -y 用來描述實驗範圍的大小為 1200x800 m2. • -stop 設定此實驗模擬20 secs, • -tr 則是指定log 檔的位址.

  29. STEP 3. 建立簡單TCL script 來測試AgentEcho (I) • ./ns scripts/run.tcl -x 1200 -y 800 -stop 20 -tr TRACES/out.tr -mg AdhocEcho/sna_1 -sc movement_scenarios/scen-1200x800-30-500-10-1 -nn 30 -rp AdhocEcho • -mg 指定了本程式的劇本為AdhocEcho/sna_1, • -sc 指定了節點的移動路徑設定檔file 為movement_scenarios/scen-1200x800-30-500-10-1。 • -nn 指定了模擬實驗中的節點總數為50, • -rp 則指定模擬的protocol 為adhocEcho（根據這個敘述,ns2將尋找並載入adhocEcho/adhocEcho.tcl .

  30. STEP 3. 建立簡單TCL script 來測試AgentEcho (II) – 4個重要的scripts • 1: srcipts/run.tcl: 用來建立adhoc nodes的設定檔, • 此設定檔將自動建立 -nn 個節點. • 此檔案無須修改,並在 srcipts 子目錄下面可以找到. • 2: AdHocEcho.tcl： 用來描述建立一個adhoc node較底層的設定, • 此檔案較為難懂,建議copy我的file,並稍加修改其內容即可（下面介紹要修改的部份）, • 注意此file名稱必須與資料夾名稱相同.

  31. STEP 3. 建立簡單TCL script 來測試AgentEcho (III) – 4個重要的script • 3: scen-1200x800-30-500-10-1: adhoc nodes 移動的路徑設定, • 用setdest的程式來產生 • 4: sna_1: 實驗的劇本設定.用來指定實驗節點的互動方式. • 由於大部分的運作邏輯利用c++ 實現在 AdEchoAgent的邏輯之中,所以此劇本大致上只是進行簡單的設定,起動與結束的動作.

  32. STEP 3. 建立簡單TCL script 來測試AgentEcho (IV) • 在AdHocEcho.tcl中,所需修改的程式部份為 create-client的副程式 ODMRPNode instproc create-client{}{ $self instvar dmux_ mcast_dmux_ global RouterTrace AgentTrace opt #set s_agent [new Agent/IRODV1] set s_agent [new Agent/ADECHO] // 只需改這裡,改成我們的agent set id_ [$selfid] set port $opt(uni_data_port) $s_agent myaddr $id_ $s_agent myport $port … return$s_agent }

  33. STEP 3. 建立簡單TCL script 來測試AgentEcho (V) • sna_1 的內容: 節點之間的互動 for {set i 0} {$i < $opt(nn)} {incr i} { set ag_($i) [$node_($i) create-client] // 呼叫我們剛剛修改的副程式,將agent 架構在node 上 $ns_ at 2.000 "$ag_($i) ShowName" // 要求 ns 在 2 sec 時,對每一個agent 下 ShowName的指令 } 試試看. 看一下效果如何.

  34. 補充: setdest 的用法 • 用 setdest 產生random walk 的移動 • 在compile 時,會自動compile 出setdest 這個utility • Setdest 的參數 • usage: ./setdest • -n <nodes> : 要移動的節點數 • -p <pause time> : 移動間的休息時間 • -s <max speed> : 移動速度 m/s • -t <simulation time> : 模擬時間 • -x <max X> -y <max Y> : 模擬範圍 X, Y

  35. Ns2 一個常用的網路模擬器 Step4. 加入傳送與接收封包的功能

  36. STEP 4. request/response 的能力 • 目標新功能 • EchoAgent 可以接受來自ns 的 send指令. • 在收到send 指令之後, Echo Agent 將廣播一個Echo封包給其鄰居, • 所有收到Echo封包的人將回送一個reply 封包.

  37. 目標分析 • 上面的需求可以分成: • 在command 副函式中加入send指令的描述, 當Ns2 執行 send 指令時, echo_send 的副函式將被執行. • 實現echo_send 的副函式,其內容為廣播一個echo-request 封包 • 改寫 recv 函式, 當確認收到echo 封包時, 呼叫 echo_recv 函式來回應 • 實現echo_recv 的副函式,其內容為當收到echo-request 時, 送出一個echo-reply 封包, 當收到echo-reply時,列印相關訊息

  38. 傳送Request (Send 的能力) • 我們在command 副函式中，加入send 指令的描述 • AgentECHO::command 副函式的內容將改成: int AgentECHO::command(int argc, const char*const* argv) // 程式九 { Tcl& tcl = Tcl::instance(); if (argc == 2) { if (strcmp(argv[1], "send") == 0) { echo_send(); return (TCL_OK); } ….. } }

  39. 傳送Request (Send 的能力) (II) • 當echo_send 被呼叫時，agent 將準備一個echo-request 的封包，廣播給所有的鄰居。 void AgentECHO::echo_send() // 程式十 Packet *pkt = allocpkt(); // Create New Packet hdr_cmn *ch = hdr_cmn::access(pkt); hdr_ip *iph=hdr_ip::access(pkt); hdr_ahe *aheh=hdr_ahe::access(pkt); iph->saddr()=my_addr; iph->sport()=data_port; iph->daddr()=IP_BROADCAST; iph->dport()=data_port; ch->ptype()=PT_AECHO; aheh->Type=0; // Request Packet aheh->FromNode=my_addr; aheh->FromTime=Scheduler::instance().clock(); target_->recv(pkt, (Handler*)0); } IP Information Fill AdHocEcho’s Header Send Packet.

  40. 接收封包 (Recv 的能力) (II) • 當一個agent收到封包時，該封包將會被送到recv副函式 。 • 為了簡化recv的內容，我們多半只在recv中作分類的動作，然後就將不同的封包交給不同的副函式去處理。 void AgentECHO::recv(Packet* pkt, Handler *){// 程式 11 hdr_cmn *ch = hdr_cmn::access(pkt); if(ch->ptype()==PT_AECHO){ // 如果是AdHocEcho 封包,就交給echo_recv() echo_recv(pkt); } Packet::free(pkt); }

  41. void AgentECHO::echo_recv(Packet* pkt) // 程式 12 { hdr_ip *iph=hdr_ip::access(pkt); hdr_ahe *aheh=hdr_ahe::access(pkt); if(!aheh->Type){ // Recv Request Packet Packet *npkt = allocpkt(); // 產生Reply用的封包 hdr_ip *niph=hdr_ip::access(npkt); hdr_ahe *naheh=hdr_ahe::access(npkt); hdr_cmn *nch = hdr_cmn::access(npkt); niph->saddr()=my_addr; niph->sport()=data_port; niph->daddr()=iph->saddr(); niph->dport()=data_port; naheh->Type=1; // 設定為Reply用的封包 naheh->FromNode=aheh->FromNode; // 填入訊息 naheh->FromTime=aheh->FromTime; naheh->ReplyNode=my_addr; naheh->ReplyTime=Scheduler::instance().clock(); target_->recv(npkt, (Handler*)0); }else{ // 列印訊息 } } echo_recv詳細內容

  42. 試試看: Send/Request 的功能 • 我們重新make程式，並在sna_1 的最後加入： • $ns_ at 12.0001 "$ag_(20) send" • 執行實驗指令

  43. Ns2 一個常用的網路模擬器 偵測 Time-out 的能力

  44. STEP 5. 處理Time-out的能力 • 所謂的Timeout，就是說在一定的時間之內，某一個agent沒有收到該有的回應，因此該agent必須作一些動作來彌補這個意外。 • 如何知道，已經timeout ？ • 透過”鬧鐘”class 來達成

  45. 想像的劇本 • 我們要模擬的狀況： • A送出一個requeste給B，而期望在1 sec 內收到B的回應，若無回應，則認為已經time-out。 • 則我們在NS2中要作的是，就是當A送出一個封包時，順便啟動一個會在1sec之後觸發的鬧鐘， • 若在1sec內收到回應，則在收到的瞬間，關掉鬧鐘。 • 否則在1sec 結束後，鬧鐘將會觸發，A也將認為本次的連線是以timeout的情形結束。

  46. 目標分析 • 上面的需求可以分成: • 創造一個”鬧鐘”的物件。 • 當agent 送出request封包時，也馬上設定/啟動鬧鐘 • 當收到回應封包時，便嘗試著關鬧鐘 • 一但鬧鐘響，便表示timeout已經發生

  47. 創造一個”鬧鐘”的物件 • 我們必須修改AdhocEcho.h，不僅是定義”鬧鐘”的class，並且要建立鬧鐘與我們的agent的互動。我們將我們鬧鐘物件稱為Echo_Timeout，

  48. 創造一個”鬧鐘”的物件(I) • AdhocEcho.h，定義”鬧鐘”class -- Echo_Timeout • 並且要建立鬧鐘與我們的agent的互動。 // 程式13 的上半部 class Echo_Timeout; // ”鬧鐘”class 的宣告 class AgentECHO : public Agent { friend class Echo_Timeout; // 設為friend class 可呼叫private method public: AgentECHO(); virtual void recv(Packet *, Handler *); void Recv_callback(Event* e); protected: virtual int command(int argc, const char*const* argv); ….. }

  49. 創造一個”鬧鐘”的物件(II) // 程式13 的下半部 private: int my_addr; int data_port; …… Echo_Timeout* EchoT; // agent 內部宣告一個時鐘 void echo_p2p_send(int dest); // 測試 time-out 的函式 Event *p2pSendEvent; // 為了取消鬧鐘設定的變數 void Recv_callback(Event *); // 與鬧鐘互動的函式 }; class Echo_Timeout : public Handler { // 鬧鐘class 的完整內容 public: Echo_Timeout(AgentECHO *a_) { a = a_; } // 鬧鐘觸發時會執行 handle 副函式 // handle 副函式會執行agent中的Recv_callback副函式 virtual void handle(Event *e) { a->Recv_callback(e); } private: AgentECHO *a; }; #endif // ns_ns_irreq_h

  50. AdHocEcho Agent 的Time-out處理 • 為了創造EchoT的object(鬧鐘)，我們在AgentEcho 的建構子中，加入了兩行敘述 AgentECHO::AgentECHO() : Agent(PT_AECHO) // 程式 14 { EchoT= new Echo_Timeout(this); p2pSendEvent=0; }

More Related