TCP与UDP模拟实验Word下载.docx
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若是没有额外的参数设置，TCP封包的长度为1KB。
此外，若想查看NS2模拟参数内定值，可以在~\ns-allinone-2.29\ns-2.29\tcl\lib目录下的ns-default.tcl中找到。
另外，在s2到d之间有一条固定的传输速率的联机（ConstantBitRate，CBR），CBR应用程序的结构在UDP之上，为此必须在s2使用UDPagent来产生，“udp”用来发送UDP封包，在d上使用NullAgent来产生“sink”，以接收由s2传送过来的UDP封包，然后再把接收的封包释放出来。
CBR的传输速率为1Mbps，每一个封包大小为1KB。
CBR是在0.1s开始传送，在4.5s结束传输；
FTP是在1.0s开始传送，4.0s结束传输。
2.TCL程序代码：
#针对不同的数据流定义不同的颜色，这是要给NAM用的
$nscolor1Blue
$nscolor2Red
#打开一个NAM记录文件
setnf[openout.namw]
$nsnamtrace-all$nf
#打开一个仿真过程记录文件，用来记录封包传送的过程
setnd[openout.trw]
$nstrace-all$nd
procfinish{}{
globalnsnfnd
$nsflush-trace
close$nf
close$nd
#以背景执行的方式去执行NAM
execnamout.nam&
#产生传输结点，s1的id为0，s2的id为1
sets1[$nsnode]
sets2[$nsnode]
#产生路由器结点，r的id为2
setr[$nsnode]
#产生数据接收结点，d的id为3
setd[$nsnode]
#s1-r的链路具有2Mbps的频宽，10ms的传递延迟时间，DropTail的队列管理方式
#s2-r的链路具有2Mbps的频宽，10ms的传递延迟时间，DropTail的队列管理方式
#r-d的链路具有1.7Mbps的频宽，20ms的传递延迟时间，DropTail的队列管理方式
$nsduplex-link$s1$r2Mb10msDropTail
$nsduplex-link$s2$r2Mb10msDropTail
$nsduplex-link$r$d1.7Mb20msDropTail
#设置r到d之间的QueueLimit为10个封包大小
$nsqueue-limit$r$d10
#设置结点的位置，这是要给NAM用的
$nsduplex-link-op$s1$rorientright-down
$nsduplex-link-op$s2$rorientright-up
$nsduplex-link-op$r$dorientright
#观测r到d之间queue的变化，这是要给NAM用的
$nsduplex-link-op$s1$rqueuePos0.5
#建立一条TCP的联机
settcp[newAgent/TCP]
$nsattach-agent$s1$tcp
setsink[newAgent/TCPSink]
$nsattach-agent$d$sink
$nsconnect$tcp$sink
#在NAM中，TCP的联机会以蓝色表示
$tcpsetfid_1
#在TCP联机之上建立FTP应用程序
setftp[newApplication/FTP]
$ftpattach-agent$tcp
$ftpsettype_FTP
#建立一条UDP的联机
setudp[newAgent/UDP]
$nsattach-agent$s2$udp
setnull[newAgent/null]
$nsattach-agent$d$null
$nsconnect$udp$null
#在NAM中，UDP的联机会以红色表示
$tcpsetfid_2
#在UDP联机之上建立CBR应用程序
setcbr[newApplication/CBR]
$cbrattach-agent$udp
$cbrsettype_CBR
#设置传送封包的大小为1000byte
$cbrsetpacket_size_1000
#设置传送的速率为1Mbps
$cbrsetrate_1mb
$cbrsetrandom_false
#设置FTP和CBR数据传送开始和结束时间
$nsat0.1“$cbrstart”
$nsat1.0“$ftpstart”
$nsat4.0“$ftpstop”
$nsat4.5“$cbrstop”
#结束TCP的联机（不一定需要写下面的程序代码来实际结束联机）
$nsat4.5“$nsdetach-agent$s1$tcp;
$nsdetach-agent$d$sink”
#在模拟环境中，5s后去调用finish来结束模拟（这样要注意模拟环境中的5s并不一定等#于实际模拟的时间）
#执行模拟
3.执行方法
在执行此TCLscript时，请先进入绘图模式。
（$是在cygwin下的提示符号）
$startxwin.bat
$nslab3.tcl
4.执行结果
在与lab3.tcl同一个目录下会产生一个out.tr（仿真过程记录文件）和一个out.nam（NAM记录文件），另外会打开两个新窗口（图略）。
5.执行NAM，观察网络仿真的过程（图略）。
五、分析模拟结果
1.仿真过程记录文件内容与格式
模拟结束后，除了使用NAM观看模拟的过程，另外就是使用仿真过程记录文件去做一些数值的分析，因此这个记录文件很重要，所以需要先了解这些记录文件中记录的格式。
以下是out.tr的部分记录
+0.10812cbr1000…………21.03.111
-0.10812cbr1000…………21.03.111
r0.11412cbr1000…………21.03.100
+0.11412cbr1000…………21.03.100
……………………………………………………………
Event
time
from
node
to
pkt
type
size
flags
fid
src
addr
dst
seq
num
pktid
r:
receive（atto_node）;
+:
enqueue（atqueue）;
-:
dequeue（atqueue）;
d:
drop（atqueue）;
src_addr:
node.port;
dst_addr:
node.port.
每一笔记录的开始都是封包事件发生的原因，若是“r”,则表示封包被某个结点所接收；
若是“+”则表示进入了队列；
若是“－”则表示离开队列；
若是“d”则表示封包被队列所丢弃。
接着的第二个字段表示的是事件发生的时间；
字段三和字段四表示事件发生的地点（从fromnode到tonode）；
字段五表示封包的类型；
字段六是封包的大小，字段七是封包的标记标注；
字段八表示封包是属于哪一个数据流；
字段九和字段十表示封包的来源端和目的端，这两个字段的格式是a.b，a代表结点编号，b表示端口号（PortNumber）；
字段十一表示封包的序号；
字段十二表示封包的id。
以前面仿真过程记录文件的第一笔为例，意思说有一个封包packetid为1，数据流id为2，序号为1，长度为1000bytes，类型为CBR，它是从来源端1.0要到目的地3.1，在时间0.1s的时候，从结点1（s2）进入了结点2（r）的队列中。
2.端点到端点的延迟（End-to-EndDelay）
#这是测量CBR封包端点到端点延迟时间的awk程序
BEGIN{
#程序初始化，设置一变量以记录目前最高处理封包的ID
highest_packet_id=0;
{
action=$1;
time=$2;
from=$3;
to=$4;
type=$5;
pktsize=$6;
flow_id=$8;
src=$9;
dst=$10;
seq_no=$11;
packet_id=$12;
#记录目前最高的packetID
if（packet_id>
highest_packet_id）
highest_packet_id=packet_id;
#记录封包的传送时间
if（start_time[packet_id]==0）
start_time[packet_id]=time;
#记录CBR（flow_id=2）的接收时间
if（flow_id==2&
&
action!
=“d”）{
if（action==“r”）{
end_time[packet_id]=time;
}else{
#把不是flow_id=2的封包或者是flow_id=2但此封包被drop的时间设为－1
end_time[packet_id]=-1;
END{
#当数据行全部读取完后，开始计算有效封包的端点到端点的延迟时间
for（packet_id=0;
packet_id<
=highest_packet_id;
packet_id++）{
start=start_time[packet_id];
end=end_time[packet_id];
packet_duration=end–start;
#只把接收时间大于传送时间的记录列出来
if（start<
end）printf（“%f%f\n,start,packet_duration）;
执行方法：
（$为cygwinshell的符号）
$awk–fmeasure-delay.awkout.tr
若要把结果存到文件中，可使用导向的方式，把结果存到cbr_delay文件中。
$awk–fmeasure-delay.awkout.tr>
cbr_delay
3.抖动率（Jitter）
抖动率就是延迟时间变化量（DelayVariance），由于网络的流量随时都在变化，当流量大的时候，许多封包就是必须在结点的队列中等待被传送，因此每个封包从传送端到目的地端的时间也不一定会相同，而这个不同的差异就是所谓的抖动率。
抖动率越大，则表示网络越不稳定。
#这是测量CBR封包jitter的awk程序
#jitter=（（recvtime（j）–sendtime（j））-（recvtime（i）-sendtime（i）））/（j-i）,其中j>
i
highest_packet_id）{
}
if（start_time[packet_id]==0）{
#记录下包的seq_no
pkt_seqno[packet_id]=seq_no;
#初始化jitter计算所需变量
last_seqno=0;
last_delay=0;
seqno_diff=0;
#当数据列全部读取完后，开始计算有效封包的端点到端点的延迟时间
end）{
#得到了delay值（packet_duration）后计算jitter
seqno_diff=pkt_seqno[packet_id]–last_seqno;
delay_diff=packet_duration–last_delay;
if（seqno_diff==0）{
jitter=0;
jitter=delay_diff/seqno_diff;
printf（“%f%f\n”,start,jitter）;
last_seqno=pkt_seqno[packet_id];
last_delay=packet_duration;
执行方法（$为cygwinshell的提示符号）。
$awk–fmeasure-jitter.awkout.tr
若要把结果存到文件中，可使用导向的方式，把结果存到cbr_jitter文件中。
$awk–fmeasure-jitter.awkout.tr>
cbr_jitter
执行结果：
（略）
4.封包遗失率（PacketLoss）
#这是测量CBR封包遗失率的awk程序
#程序初始化，设置一变量记录packet被drop的数目
fsDrops=0;
numFs=0;
#统计从n1送出多少packets
if（from==1&
to==2&
action==“+”）
numFs++;
#统计flow_id为2，且被drop的封包
if（flow_id==2&
action==“d”）
fsDrops++;
end{
printf（“numberofpacketssent:
%dlost:
%d\n”,numFs,fsDrops）;
执行方式（$为cygwinshell的提示符号）。
$awk–fmeasure-loss.awkout.tr
执行结果。
numberofpacketssent:
550lost:
8
这代表CBR送出了550个封包，但其中8个封包被丢掉了。
5.吞吐量（Throughput）
#这是测量CBR封包平均吞吐量（AverageThroughput）的awk程序
init=0;
i=0;
action=$1;
if（action==“r”&
from==2&
to==3&
flow_id==2）{
pkt_byte_sum[i+1]=pkt_byte_sum[i]+pktsize;
if（init==0）{
start_time=time;
init=1;
}
end_time[i]=time;
i=i+1;
#为了画图好看，把第一笔记录的throughput设为零，以表示传输开始
printf（“%.2f\t%.2f\n”,end_time[0],0）;
for（j=i;
j<
i;
j++）{
#单位为kbps
th=pkt_byte_sum[j]/（end_time[j]-start_time）*8/1000;
printf（“%.2f\t%.2f\n”,end_time,th）;
printf（“%.2f\t%.2f\n”,end_time[i-1],0）;
$awk–fmeasure-throughput.awkout.tr
注：
利用绘图工具gnuplot呈现模拟结果。
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