网络协议模拟分析
西安邮电大学
（计算机学院）
课程设计报告
题目：网络协议模拟与分析
专业名称：
班级：
学生姓名：
学号（8位）：
指导教师：
设计起止时间：2014年12月15日—2014年12月26日
网络协议分析与仿真课程设计报告
网络模拟
一、 课程设计目的
掌握网络模拟工具NS2的使用，学习基本的网络模拟方法。
二、 课程设计内容
协议模拟
工具：NS2，awk ，shell ，perl 等；
要求：掌握NS2网络模拟的基本流程；
内容：NS2网络模拟基本流程
编写TCL 脚本，搭建如下图所示的一个网络，共6个节点，其中2、3节点用做ftp
服务器和客户端，4、5节点用做cbr 流量的源和目的，而0、1节点用做转发设备。
各节点间的链路属性见图。
01245
3ftp
cbr ftp sink
null packet size = 1kbytes,
rate=1Mbps 2mbps, 20ms
1.5mbps, 10ms
1.5mbps, 10ms
1.5mbps, 10ms 1.5mbps, 10ms
模拟时间设为13秒钟，在0.1秒开始产生cbr 流量，在1.0秒开发发送发ftp 流量；
8.0秒ftp 流量结束，12.0秒cbr 流量结束。编写脚本（可用shell ，awk ，或perl
等）分析模拟日志文件，统计每0.5s 内0、1节点间链路通过的分组数以及字节数。
三、 设计与实现过程
1.仿真脚本代码与详细注解
#Create a simulator object /创建模拟器对象
set ns [new Simulator] /模拟器对象赋值给变量ns
#Define different colors for data flows (for NAM)
$ns color 1 Red
$ns color 2 Yellow /给NAM定义不同的数据流,颜色的选择比较随意，只要易于区分就可以
#Open the NAM trace file
set nf [open out.nam w] /打开out.nam文件，一般都是在执行程序的时候自动生成的
$ns namtrace-all $nf
#Open the Trace file
set tf [open out.tr w] /打开out.tr文件，也是自动生成的
$ns trace-all $tf
/两个文件主要都是用来记录封包传输过程的
#Define a 'finish' procedure /定义finish程序，在后面执行的时候会用到
proc finish {} {
global ns nf tf
$ns flush-trace
close $nf /关闭nam文件
close $tf /关闭trace 文件(在后面调用的时候，是在程序结束的时候，所以前面生成的两个文件必须要关闭)
exec nam out.nam & #以后台方式执行nam
exit 0
}
#Create six nodes /创建六个节点,从n0到n5
set n0 [$ns node]
set n1 [$ns node]
set n2 [$ns node]
set n3 [$ns node]
set n4 [$ns node]
set n5 [$ns node]
#Create links between the nodes /创建结点之间的链路，而链路的创建都是基于题目要求的基础之上
$ns duplex-link $n0 $n2 1.5Mb 10ms DropTail
$ns duplex-link $n0 $n4 1.5Mb 10ms DropTail
$ns duplex-link $n1 $n3 1.5Mb 10ms DropTail
$ns duplex-link $n1 $n5 1.5Mb 10ms DropTail
$ns duplex-link $n1 $n0 2Mb 20ms DropTail
#Give node position (for NAM) /根据题目图示要求，给NAM创建的节点位置如下
$ns duplex-link-op $n2 $n0 orient right-down
$ns duplex-link-op $n4 $n0 orient right-up
$ns duplex-link-op $n0 $n1 orient right
$ns duplex-link-op $n0 $n1 orient right
$ns duplex-link-op $n1 $n3 orient right-up
$ns duplex-link-op $n1 $n5 orient right-down
#Set Queue Size of link (n0-n1) to 10 /设置n0到n1之间的列长度$ns queue-limit $n1 $n0 10
#Setup a TCP connection /建立TCP连接
set tcp [new Agent/TCP]
$tcp set class_ 2
$ns attach-agent $n2 $tcp
set sink [new Agent/TCPSink]
$ns attach-agent $n3 $sink
$ns connect $tcp $sink
$tcp set fid_ 1 /NAM中，TCP的连接用红色的数据流表示
#Setup a UDP connection /建立UDP连接
set udp [new Agent/UDP]
$ns attach-agent $n4 $udp
set null [new Agent/Null]
$ns attach-agent $n3 $null
set null [new Agent/Null]
$ns attach-agent $n5 $null
$ns connect $udp $null
$udp set fid_ 2 /NAM中，UDP的连接用黄色的数据流表示
//TCP与UDP的建立中，agent是一个代理，用来作为网络层的传输与接收
#Setup a FTP over TCP connection /在TCP连接上建立FTP
set ftp [new Application/FTP]
$ftp attach-agent $tcp
$ftp set type_ FTP
#Setup a CBR over UDP connection /在UDP连接上建立CBR
set cbr [new Application/Traffic/CBR]
$cbr attach-agent $udp
$cbr set type_ CBR
$cbr set packet_size_ 1000
$cbr set rate_ 1mb
$cbr set random_ false /设置了cbr流量的包类型，字节大小，以及传输速率
#Schedule events for the CBR and FTP agents /设置FTP和CBR起止时间$ns at 0.1 "$cbr start" /0.1秒产生cbr流量
$ns at 1.0 "$ftp start" /1.0秒发送ftp流量
$ns at 8.0 "$ftp stop" /8.0秒ftp流量结束
$ns at 12.0 "$cbr stop" /12.0秒cbr流量结束
#Call the finish procedure after 13 seconds of simulation time /13秒后调用前面写出的finish程序
$ns at 13.0 "finish"
#Run the simulation /执行模拟器程序
$ns run
2.仿真过程示意（动画截图1个）
3.日志分析脚本设计（设计思路与代码、注解）
设计思路：
首先取出每行的时间（第二字段）、分组大小（第六字段）；
若时间大于当前的时间段，变量加1，开始统计下一时间段信息；
数组count1记录分组的数目
数组count2记录每个时间段通过的分组的总字节数
#!/usr/bin/perl
#count the number of packets between node0 and node1 ,the interval is 0.5 seconds.
$i=0; /定义变量i
@info; /定义三个数组
@count1;
@count2;
while(<>){ /读out.tr文件的内容
@info = split(/ +/,$_); /以空格为分字符读取每一行的内容
$reason = $info[0]; /封包事件发生原因(r代表封包被接收，+ 表示进入队列，- 表示离开队列)
$time = $info[1]; /时间，表示流量传输的开始时间
$src = $info[2]; /封包的起始节点
$dst = $info[3]; /封包的终止节点
$length = $info[5]; /包的字节长度
#if($reason==’r’ && ($src==0 && $dst==1) || ($src==1 && $dst==0)){
if($reason==’r’ && ($src==0 && $dst==1) || ($src==1 && $dst==0)){
/包被某个节点所接受，而且链路传输是在从0到1的链路上，判断语句
if($time > $i*0.5){ /时间段超过0.5秒，执行下一行内容
$i++;
}
$count1[$i]++; /这个数组用于统计包的个数
$count2[$i]+=$length; /这个数组用于统计字节数
}
}
printf("intervals(s)\t\tpackets\t\tbytes\n"); /显示语句，显示内容为：时间间隔，包，还有字节数
$i=1.0;
while($count1[$i]){ /打印出来统计的信息
printf("%4.1f~%4.1f\t\t$count1[$i]\t\t$count2[$i]\n",($i-1)*0.5,$i*0.5, );
$i++;
} /显示统计出来的每个时间段的信息
4.分析结果展示（通过自绘图来说明）
Packers:
Bytes:
四、设计技巧及体会
1、对自己设计进行评价，指出合理和不足之处，提出改进的方案。
整体的设计, 实现了题目中的所示要求, 即模拟时间设为13秒钟，在0.1秒开始产生cbr流量，在1.0秒开发发送发ftp流量；8.0秒ftp流量结束，12.0秒cbr流量结束, 用两种不同的颜色定义了两种数据流, 在执行ns的脚本之后，可以通过视觉上的直观感受真实的网络协议模拟过程。两个脚本的编写，并非基于自身的能力水平,而是在通过网上查询资料以及在同学的指导下，才基本实现
了实习内容，但是对部分脚本代码的理解有待于进一步提高。
2、在设计过程中的感受。
通过网络协议的模拟仿真，更加直观形象的观察到整个运行过程，但是基于自身的能力水平，需要进一步的理解每一步操作的原理，在学习的过程中，要不断探索，多询问，多理解，多请教，才能不断进步，进而提升自己，扬长避短，不断充实自己的专业基础知识。