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第2章 NS2网络仿真实验
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第2章 NS2网络仿真实验
NS2基础知识
NS2实验部分
习题与思考题
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NS2基础知识
NS2概述
Tcl和OTcl语言
NS2的功能模块
NS2的仿真元素
NS2的仿真过程
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NS2概述
NS2（Network Simulator version 2，网络仿真软件第二版）是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器。最早来源于1989年哥伦比亚大学开发的Real Network Simulator项目，是一款开源免费的网络模拟软件。由加州大学伯克利分校（UC Berkeley）开发而成。它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。目前NS2 可用于仿真各种不同的通信网络。已经实现的仿真模块有：网络传输协议，如TCP 和UDP；业务源流量产生器，如FTP、Telnet、Web CBR 和VBR；路由队列管理机制，如Droptai、RED和CBQ；路由算法，如Dijkstra，以及无线网络的WLAN，Ad hoc路由，移动IP 和卫星通信网络等。NS2也为进行局域网的仿真而实现了多播以及一些MAC子层协议。
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NS2概述（续）
NS2使用C++和OTcl作为开发语言。NS2可以说是OTcl的脚本解释器，它包含仿真事件调度器、网络组件对象库以及网络构建模型库等。事件调度器用于计算仿真时间，并且激活事件队列中的当前事件，执行一些相关的事件，网络组件通过传递分组来相互通信，但这并不耗费仿真时间。所有需要花费仿真时间来处理分组的网络组件都必须要使用事件调度器，它先为这个分组发出一个事件，然后等待这个事件被调度回来之后，才能做下一步的处理工作。事件调度器的另一个用处就是计时。由于效率的原因，NS2将数据通道和控制通道的实现相分离，为了减少分组和事件的处理时间，事件调度器和数据通道上的基本网络组件对象都使用C++写出并编译的，这些对象通过映射对OTcl解释器可见。
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NS2概述（续）
NS2的结构图
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Tcl和OTcl语言
Tcl的全称是Tool Command Language，属于脚本语言的一种，它具有可以依照原型进行快速开发、脚本编程、GUI编写和测试方面应用广泛的特点。在NS2中为网络进行参数配置的脚本都是用Tcl编写而成的。Tcl主要由语言部分和解释器部分两部分组成，相对其他脚本语言而言，Tcl不但编程能力强劲而且能够方便地向应用程序中添加Tcl解释器，从而大幅提高编程效率。Tcl只支持“字符串”一种数据结构，一种分割符就是空格。
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Tcl和OTcl语言（续）
Tcl本身不提供面向对象的支持，但是语言本身很容易扩展到支持面向对象。许多C语言扩展都提供面向对象能力，包括XOTcl，Incr Tcl 等。另外SNIT扩展本身就是用Tcl写的。使用最广泛的Tcl扩展是TK。TK提供了各种OS平台下的图形用户界面GUI。另一个流行的扩展包是Expect，Expect提供了通过终端自动执行命令的能力，例如（passwd，ftp，telnet等命令驱动的外壳）。OTcl是面向对象的Tcl，它在Tcl中增加了对象的支持，如类的定义、继承与封装、构造和析构函数等。
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NS2的功能模块
NS2仿真器封装了许多功能模块，最基本的是节点、链路、代理、数据包格式等，下面对各个模块进行简单的介绍：
（1）事件调度器：目前NS2提供了四种具有不同数据结构的调度器，分别是链表、堆、日历表和实时调度器。
（2）节点（node）：是由TclObject对象组成的复合组件，在NS2中可以表示端节点和路由器。
（3）链路（link）：由多个组件复合而成，用来连接网络节点。所有的链路都是以队列的形式来管理分组的到达、离开和丢弃。
（4）代理（agent）：负责网络层分组的产生和接收，也可以用在各个层次的协议实现中。每个agent连接到一个网络节点上，由该节点给它分配一个端口号。
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NS2的功能模块（续）
（5）分组（packet）：由头部和数据两部分组成。一般情况下，packet只有头部、没有数据部分。
（6）应用层（Application）：流量产生器（Traffic generators）创建了各种不同的概率模型来模拟产生实际网络中的业务流，它建立在UDP代理之上；应用模拟器（Simulated application）产生建立在TCP代理之上的业务流。
（7）数据记录：Trace，功能是能够详细记录模拟过程，同时，用户也可以根据自己的