随着网络技术和通信技术的蓬勃发展,从事网络通信研究的队伍也日益壮大。网络模拟(也称网络仿真)作为网络通信技术研究的重要手段之一,受到网络研究行业特别是高校和科研院所科研人员的青睐。
网络模拟是指采用计算机软件对网络协议、网络拓扑、网络性能进行模拟分析的一种研究手段。它使得很多研究人员能够在硬件条件不具备的情况下研究大规模网络以及在设计、学习新协议新算法时能够快速地设计、实现、分析进而改进协议或算法的设计。此外,它还可以在各种新老系统和算法之间进行比较而不必花费巨资去建立多个实际系统。因此,网络模拟是网络通信研究中一种非常重要的方法。
本书共分7个章节,对NS-2网络模拟基础与应用的相关知识点作了介绍,具体包括初识NS-2、Tcl和OTcl、NS-2基础、NS-2网络教学应用案例、NS-2核心组件分析等。该书可供各大专院校作为教材使用,也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

第1章 初识NS-2
1.1 NS-2概述
NS是Network Simulator的英文缩写,字面翻译即为网络模拟器,又称网络仿真器。NS-2则是网络模拟器的第2版。
NS-2(Network Simulator,version 2)是一款开放源代码的网络模拟软件,*初由加州大学伯克利分校(UC Berkeley)开发。它*初的开发目的是为了研究大规模网络以及当前和未来网络协议的交互行为。它为模拟研究有线和无线网络上的TCP、路由和多播等协议提供了强有力的支持。Ns-2是一个开放源代码软件,任何人可以获得、使用和修改其源代码。正因为如此,世界各地的研究人员每天都在扩展和更新它的功能,为其添加新的协议和功能。它也是目前网络研究领域应用*广泛的网络模拟软件之一。
NS-2是一种面向对象的网络模拟器,它本质上是一个离散事件模拟器,其本身有一个虚拟时钟,所有的模拟都由离散事件驱动。目前NS-2可以用于模拟各种不同的通信网络。它功能强大,模块丰富,已经实现的主要模块有: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Droptail、RED和CBQ;路由算法,如Dijkstra;以及无线网络WLAN、移动IP和卫星通信网络等模块。NS-2也为进行局域网的模拟而实现了多播协议以及一些MAC子层协议。
NS-2使用了被称为分裂对象模型的开发机制,采用c++和OTcl两种开发语言进行开发。它们之间采用TclCL进行自动连接和映射。考虑效率和操作便利等因素,NS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++编写,这些对象通过TclCL映射对0Tcl解释器可见。这样,用户只需要通过简单易用的TcI/OTcl脚本编写出模拟代码,对网络拓扑、节点、链路等各种部件和参数进行方便快速的配置。NS-2可以说是0Tcl的脚本解释器,它包含模拟事件调度器、网络组件对象库等。事件调度器控制模拟的进程,在适当时间激活事件队列中的当前事件,并执行该事件。网络组件模拟网络设备或节点的通信,它们通过制定模拟场景和模拟进程,交换特定的分组来模拟真实网络情况,并将执行情况记录到日志文件(称为Trace文件)中,以提供给模拟用户进行分析解读,获取模拟结果。NS-2采用这种分裂模型既提高了模拟效率,加快了模拟速度,又增强了模拟配置的灵活
性和操作的简便性。
……

第1章 初识NS-2
1.1 NS-2概述
1.2 NS-2溯源与展望
1.3 网络模拟与网络模拟软件
1.3.1 网络模拟概览
1.3.2 主流网络模拟软件简介
1.3.3 主流模拟软件的比较
1.4 NS-2的下载与安装
1.4.1 NS-2的下载
1.4.2 在Linux下的安装
1.4.3 在Windows+Cygwin下的安装
1.5 NS-2学习之道
1.6 NS-2模拟基础
1.6.1 NS-2模拟的基本流程
1.6.2 NS-2主要构件概览
1.6.3 NS-2源码目录结构
附录1 NS-2安装常见问题解答(Q&A)
附录2 参考资料
第2章 Tcl和OTcl
2.1 Tcl命令格式
2.2 变量
2.3 组合和替代
2.3.1 命令替代
2.3.2 反斜杠替代
2.3.3 组合
2.3.4 组合和替代的执行顺序
2.3.5 组合和替代总结
2.4 数学运算
2.5 过程
2.6 流程控制命令
2.7 注释
2.8 数组
2.9 OTcl
附录1 常用公式、命令、方法
附录2 参考资料
第3章 NS-2基础
3.1 NS-2的离散事件调度机制
3.1.1 Simulator类
3.1.2 NS-2的事件和事件调度器
3.1.3 本节相关的NS命令
3.2 节点(node)
3.2.1 节点的创建和结构
3.2.2 节点的配置
3.2.3 与节点相关的命令
3.3 链路(Link)
3.3.1 链路的创建及结构
3.3.2 双向链路的创建及结构
3.3.3 与本节相关的NS命令
3.3.4 网络拓扑结构的构建
3.4 代理(Agent)
3.4.1 Agent类
3.4.2 UDP代理
3.4.3 TCP代理
3.4.4 其他协议Agent
3.4.5 与Agent相关的命令
3.5 应用层(Application)
3.5.1 应用层概述
3.5.2 流量产生器(Trafflc generators)
3.5.3 应用模拟器(Simulated application)
3.5.4 在examplel中添加代理和应用程序
3.6 数据的记录与动画演示
3.6.1 Trace的使用
3.6.2 Trace文件格式
3.6.3 Monitor的使用
3.6.4 动画演示
3.6.5 与本节相关的命令
3.7 数据分析
3.7.1 使用gawk分析Trace文件
3.7.2 图形绘制工具
3.8 无线网络的模拟
3.8.1 无线网络概述
3.8.2 移动节点
3.8.3 无线网络的路由代理
3.8.4 无线网络的能量模型和无线传播模型
3.8.5 无线Trace
3.8.6 与本节相关的NS命令
附录1 简单有线网络实例example1.tcl完整代码
附录2 简单无线网络实例example2.tcl完整代码
附录3 常见问题解答(Q&A)
附录4 参考资料
第4章 NS-2网络教学应用案例
4.1 TCP/IP基础与NS-2模拟
4.1.1 TCP基础回顾
4.1.2 TCP的NS-2建模与教学演示
4.2 LAN基础与NS-2模拟
4.2.1 LAN基础回顾
4.2.2 LAN的NS-2模拟
4.3 路由基础与NS-2模拟
4.3.1 路由简介
4.3.2 路由的NS-2模拟
4.4 无线网络与NS-2模拟
4.4.1 无线网络概述
4.4.2 无线网络的NS-2模拟
4.5 队列管理与NS-2模拟
4.5.1 队列管理算法简介
4.5.2 队列管理与NS-2模拟
4.6 IP QoS基础与NS-2模拟
4.6.1 IP QOS技术与方案
4.6.2 IP QoS的NS-2模拟
附录1 本章实例索引表
附录2 NS-2网络教学参考大纲
附录3 如何在PowerPoint中使用Nam
附录4 资源列表与参考资料
第5章 TclCL机制
5.1 TclCL
5.2 OTcl和C++的对象通信
5.2.1 创建C++对象
5.2.2 访问C++对象的属性
5.2.3 调用C++对象的方法
5.3 向NS-2中添加ping协议
附录1 Ping.h头文件源码
附录2 参考资料
第6章 NS-2核心组件分析
6.1 离散时间模拟机制
6.2 分类器(classifier)
6.3 定时器(Timer)
6.4 分组格式
6.4.1 特定分组头地址获取
6.4.2 分组(Packet)及相关类
6.5 代理(Agent)
6.5.1 Connector类定义
6.5.2 Agent类定义
6.5.3 UDP协议Agent分析
6.5.4 TCP协议Agent分析
6.6 应用层(Application)
6.6.1 流量发生器(TrafficGenerator类)
6.6.2 应用模拟器(Telnet)
附录1 参考资料
第7章 NS-2在科研中的运用
7.1 端到端拥塞控制研究
7.1.1 问题描述
7.1.2 公平性问题
7.1.3 拥塞崩溃
7.2 一种新的MANET单播协议在NS-2中的实现
7.2.1 概述
7.2.2 创建新的分组类型
7.2.3 创建路由代理
7.2.4 创建路由表
7.2.5 代码集成
附录1 参考资料