基于NS2的計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)初探

1、基于NS2的計算機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)初探摘要：基于計算機網(wǎng)絡(luò)的理論教學(xué)現(xiàn)狀，初步討論了ns2在該課程理論教學(xué)中的應(yīng)用。重點介紹了ns2進展網(wǎng)絡(luò)仿真的根本方法和步驟，并通過詳細實例詳細闡述了其在無線網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中的應(yīng)用。教學(xué)理論證明，該方法不僅在一定程度上緩解了現(xiàn)有教學(xué)條件和資金缺乏的問題，而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，大大進步了教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)，ns2，網(wǎng)絡(luò)仿真0引言計算機網(wǎng)絡(luò)作為計算機類專業(yè)和電氣信息類專業(yè)的核心課程之一，其中涉及了大量的概念、原理以及各種協(xié)議和算法等。這些內(nèi)容大多抽象晦澀，單純通過理論教學(xué)難以讓學(xué)生理解和掌握。理論教學(xué)是解決上述問題的有效方法。然而，一方面由于受到現(xiàn)有教學(xué)

2、條件和資金的制約，另一方面由于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展的日新月異，這使得我校目前的理論教學(xué)越來越不可以滿足本課程對學(xué)生的理論知識和理論才能的培養(yǎng)要求。近年來，國內(nèi)外許多高校紛紛利用各種網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，將它們應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)課程的理論教學(xué)中，并且獲得了一定的成效。從某種程度上來講，借助各種網(wǎng)絡(luò)仿真軟件以彌補硬件資源條件的缺乏，這已經(jīng)成為高校計算機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)開展的一種趨勢。本文將ns2網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)課程的理論教學(xué)中，重點介紹了利用ns2進展網(wǎng)絡(luò)仿真的根本方法和步驟，并通過詳細實例詳細闡述了其在無線網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中的應(yīng)用。1計算機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)現(xiàn)狀以筆者所在學(xué)校為例，網(wǎng)絡(luò)實驗室創(chuàng)立于上世紀(jì)末，至

3、今已十年有余。由于實驗設(shè)備比擬陳舊，硬件根底薄弱，從而導(dǎo)致老師和學(xué)生難以及時追蹤和掌握一些最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。特別是在理論中理解和掌握這些新技術(shù)，更是顯得相當(dāng)困難。例如，針對目前流行的無線網(wǎng)絡(luò)、ipv6技術(shù)等，現(xiàn)有的實驗設(shè)備根本無法開展相關(guān)的理論教學(xué)活動。另一方面，購置新的實驗設(shè)備那么意味著需要投入大量的資金，而我校目前在資金投入方面尚存在困難。ns2是加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)的一種離散事件驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)模擬器。作為一款開源的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，ns2已被廣泛用于計算機網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)教學(xué)和科研工作中，且已獲得了良好的效果。因此，將ns2技術(shù)引入到計算機網(wǎng)絡(luò)課程的理論教學(xué)是非常有必要和有意義的。2利用ns2進展計算

4、機網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)ns2的功能非常強大，可以提供有線和無線網(wǎng)絡(luò)中各種協(xié)議的仿真與模擬。比方：網(wǎng)絡(luò)層rip、spf和bgp路由協(xié)議，傳輸層tp和udp協(xié)議，應(yīng)用層ftp和telnet協(xié)議等。特別是針對目前流行的無線網(wǎng)絡(luò)lan技術(shù)，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)snirelesssensrnetrk，ns2更是提供了非常有力的支持。2.1ns2仿真的根本方法和步驟在ns2中，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件采用分裂對象模型方式實現(xiàn)。即，用戶接口在tl腳本中實現(xiàn)，而構(gòu)件的主要功能那么在+中實現(xiàn)。與此對應(yīng)地，ns2包含兩個層次：1用戶層次。對于簡單的網(wǎng)絡(luò)模擬，只需通過編寫tl腳本就可將各種已有的網(wǎng)絡(luò)元素組合起來，而無需對ns2本身進展任何修改

5、。2系統(tǒng)層次。對于一些復(fù)雜的模擬情形，可以首先采用+語言對ns2內(nèi)核進展功能擴展并重新編譯，然后編寫相應(yīng)的tl腳本進展仿真?？偟膩碚f，利用ns2進展網(wǎng)絡(luò)仿真分為以下三個步驟：1問題定義。首先，根據(jù)被模擬的網(wǎng)絡(luò)對象，分析并確定網(wǎng)絡(luò)仿真所涉及的層次。2模擬實現(xiàn)。其次，根據(jù)仿真層次來決定編寫必要的tl腳本或構(gòu)造可能需要的+和tl類。例如，根據(jù)仿真詳細要求可能需要添加新的網(wǎng)絡(luò)元素等。3結(jié)果分析。最后，執(zhí)行模擬并通過na將整個仿真過程用動畫的方式展現(xiàn)出來，采用xgraph或gnuplt等繪圖工具對結(jié)果文件進展分析和處理。同時，根據(jù)分析結(jié)果斷定是否需要進一步修改和完善。圖1給出了ns2進展網(wǎng)絡(luò)仿真的根本流

6、程：圖1ns2進展網(wǎng)絡(luò)仿真的根本流程2.2無線網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)仿真實例本節(jié)將通過一個詳細實例來介紹ns2在無線網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中的應(yīng)用。實驗仿真環(huán)境為indsxp+ygin平臺，模擬場景為在一個500500的區(qū)域，其中包含a、b、三個挪動節(jié)點，初始位置分別為10,10,0、160,240,0和450,300,0。節(jié)點的挪動方向分別為：a250,250,0，b480,250,0，250,250,0，速度均為5/s。節(jié)點a、b、分別在第10s、15s、110s開場挪動。在此過程中，a和嘗試建立ftp連接。1局部關(guān)鍵模擬腳本代碼#設(shè)置挪動網(wǎng)絡(luò)采用的路由協(xié)議為dsdvsetval(rp)dsdv#創(chuàng)立n個挪動

7、節(jié)點frseti$i$val(n)inrisetnde_($i)$nsnde#設(shè)定節(jié)點a的初始位置為10,10,0$nde_(0)setx_10.0$nde_(0)sety_10.0$nde_(0)setz_10.0#設(shè)定節(jié)點b在第15s以5/s的速度向(480,250,0)位置挪動$nsat15.0$nde_(1)setdest480.0250.05.02模擬結(jié)果分析圖2dsdv模擬窗口大小圖2和圖3分別給出了采用dsdv和dsr路由算法的模擬結(jié)果。從中可以看出，剛開場時，由于節(jié)點相隔較遠，ftp的連接無法建立。經(jīng)過幾次超時重試之后，節(jié)點a、通過節(jié)點b建立連接，此時數(shù)據(jù)通過b節(jié)點進展轉(zhuǎn)發(fā)。又

8、經(jīng)過一段時間之后，節(jié)點a、彼此靠近。當(dāng)間隔 足夠近時，二者建立直接連接。圖2中出現(xiàn)的窗口大小跳變和圖3中的拐點即是由此產(chǎn)生。當(dāng)節(jié)點繼續(xù)挪動彼此遠離時，此時連接斷開。另外，可以發(fā)現(xiàn)，dsr路由算法建立ftp連接的時間比dsdv算法早6s左右，這是因為dsr采用了更為高效的按需驅(qū)動的動態(tài)源路由算法。圖3dsr模擬窗口大小由于可以通過na對整個仿真過程進展動畫演示，這使得課堂教學(xué)氣氛活潑，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且也便于學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)原理的深化理解和掌握。3完畢語本文充分利用網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，將ns2仿真軟件應(yīng)用到計算機網(wǎng)絡(luò)課程的理論教學(xué)過程中。不僅在一定程度上解決了現(xiàn)有教學(xué)條件和資金缺乏的問題，而且可以滿足本課程對學(xué)生的理論知識和理論才能的培養(yǎng)要求。更重要的是，它還可以進步學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新才能。因此，這將對進步我校計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量和程度，具有非常重要的意義。參考文獻：1陳建銳.ns2仿真與網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)j.實驗科學(xué)與技術(shù),2022,8(2):75-77.2張琪,謝