網(wǎng)絡性能分析與開源工具包

網(wǎng)絡性能分析與開源工具包第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日1*網(wǎng)絡性能分析與模擬軟件的基本概念

第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2*網(wǎng)絡性能分析與模擬軟件發(fā)展的背景

網(wǎng)絡的設計者網(wǎng)絡運營商網(wǎng)絡研究人員

第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日3*基本方法分析的方法實驗的方法模擬的方法第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日4*網(wǎng)絡性能分析與仿真軟件的發(fā)展趨勢向網(wǎng)絡系統(tǒng)的規(guī)劃與設計方向發(fā)展與網(wǎng)絡管理與網(wǎng)絡安全的結合

第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日5*實際網(wǎng)絡系統(tǒng)設計工作步驟

根據(jù)經(jīng)驗和計算進行初步的設計；對于依靠經(jīng)驗和初步計算難以確定的問題，建立網(wǎng)絡仿真模型，通過仿真計算獲取必要的參數(shù)；如有必要，可以搭建小型試驗網(wǎng)絡系統(tǒng)，驗證仿真結果；對于不同的設計方案，可以通過仿真進行比較；在確定最終實施方案之前,還可以通過網(wǎng)絡仿真對整體網(wǎng)絡方案進行設計方案驗證和評估。第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日6*網(wǎng)絡性能定義與網(wǎng)絡性能分析

第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日7*網(wǎng)絡性能

網(wǎng)絡可用性網(wǎng)絡響應時間網(wǎng)絡帶寬網(wǎng)絡吞吐率網(wǎng)絡利用率第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日8*開源工具包第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日9*網(wǎng)絡性能開源工具包

網(wǎng)絡流量觀察工具網(wǎng)絡性能測試工具應用程序性能測量工具Internet網(wǎng)絡協(xié)議的仿真和建模軟件第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日10*開源工具包1—libpcap

—libpcap庫是由LawrenceBerkeley國家實驗室開發(fā)的libpcap庫

—捕捉網(wǎng)絡流量的應用程序

—對于UNIX、Linux與FreeBSD都提供了

API接口

—libpcap源代碼下載地址：/projects/libpcap/

第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日11*開源工具包2—Libnet庫

—網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包構造和發(fā)送的開發(fā)包，它允許開發(fā)者構造自己的底層網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，隱藏了很多底層細節(jié)，省去了緩沖區(qū)管理、字節(jié)流順序、校驗和計算；

—Libnet主要由MikeE.Schiffman開發(fā)和維護的，下載地址：

/projects/libnet/

第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日12*開源工具包3—網(wǎng)絡入侵檢測開發(fā)包Libnids

—Libnids主要功能：數(shù)據(jù)包捕獲Tcp數(shù)據(jù)流重組IP分片重組端口掃描檢測異常數(shù)據(jù)包檢測

—Libnids是由RafalWojtczuk開發(fā)的其下載頁面：/projects/libnids第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日13*開源工具包4—tcpdump程序

—tcpdump程序也是由LawrenceBerkeley

國家實驗室開發(fā)的，是目前最流行的

UNIX環(huán)境的網(wǎng)絡監(jiān)視程序

—由TcpdumpGroup維護，網(wǎng)站地址為：

第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日14*開源工具包5—WinDump程序

—WinDump是由Torino理工大學

NetGroup開發(fā)的運行在Windows環(huán)境的捕獲網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的應用程序—WinDump源代碼下載的地址：—目前的最新版本是3.9.3第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日15*開源工具包6—Analyzer程序

—Analyzer是Windows應用程序，它提供一個圖形化的用戶界面，使得被捕獲的數(shù)據(jù)包分析結構清晰—它的基本功能是：捕獲并顯示網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包顯示存儲在文件中的數(shù)據(jù)包顯示網(wǎng)絡統(tǒng)計信息執(zhí)行實時網(wǎng)絡監(jiān)控—Analyzer最新版本為3.0版—源代碼下載的地址：

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第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日16*開源工具包7—Ethereal程序

—Ethereal程序是一種可以在UNIX與

Windows環(huán)境之下運行的圖形化網(wǎng)絡監(jiān)控應用程序—可以使用libpcap庫、winpcap庫，從主機網(wǎng)絡接口中捕獲數(shù)據(jù)包—Ethereal目前最新版本是—源代碼下載地址為：

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第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日17*開源工具包8—net-snmp軟件包—由美國加州戴維斯分校開發(fā)—利用簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP查詢托管網(wǎng)絡設備，獲取網(wǎng)絡性能的網(wǎng)絡設備利用率監(jiān)測工具—net-snmp軟件包由一組庫文件與可執(zhí)行文件，以及一組用于定義SNMP代理信息的配置文件組成—下載net-snmp源代碼的地址是：

第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日18*開源工具包9—netperf程序—由惠普公司開發(fā)的，運行在HPUNIX操作系統(tǒng)—netperf程序的服務器程序netserver負責監(jiān)聽遠程主機之間的通信，客戶程序netperf配合服務器啟動網(wǎng)絡測試過程—服務器程序與客戶程序通過使用TCP數(shù)據(jù)包或

UDP數(shù)據(jù)包，測量不同協(xié)議、不同數(shù)據(jù)據(jù)包長度情況下網(wǎng)絡主機之間端-端吞吐量與響應時間—最新版本是—源代碼下載地址是：

第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日19*開源工具包10—dbs程序

—分布式基準系統(tǒng)（distributedbenchmarksystem，dbs）是日本奈良工業(yè)科技大學YukioMurayama開發(fā)—dbs程序主要用于測試網(wǎng)絡上TCP與

UDP的性能

—下載dbs源代碼的地址：

http://www.kusa.ac.jp/~yukio-

www.kusa.ac.jp/~yukio-m/dbs/download.html

第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日20*開源工具包11—Iperf程序

—由美國應用網(wǎng)絡研究國家實驗室NLANR開發(fā)—最新版本—在UNIX與Windows環(huán)境下，對兩臺主機之間

TCP與UDP通信狀況進行測試，幫助網(wǎng)絡管理員調整網(wǎng)絡應用程序與服務器的TCP參數(shù)的設定—用于確定網(wǎng)絡的標準性能統(tǒng)計信息，以及UNIX與

Windows主機之間的網(wǎng)絡測試流TCP窗口性能—網(wǎng)站地址為：

第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日21*開源工具包12—Pathrate程序與Pathload程序

—Pathrate程序可以用于確定在給定的條件之下兩個結點之間傳輸數(shù)據(jù)包可能達到的最大傳輸速率—Pathload程序可以用于在給定的當前流量情況下的鏈路吞吐量—Pathrate程序與Pathload程序應用統(tǒng)計分析的模型與計算方法來確定運營的網(wǎng)絡最大容量和可用帶寬估算值—Pathrate程序與Pathload程序是由美國佐治亞理工學院

ConstantinosDovrolis開發(fā)和維護的—最新版本分別是和1.3.2—維護網(wǎng)站的地址是：

第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日22*開源工具包13—Nettest程序

—Nettest程序是由美國勞倫思伯克利研究室開發(fā)和維護的—設計Nettest程序的目的就是要在一個安全的環(huán)境中執(zhí)行網(wǎng)絡測試。Nettest程序要求參加測試的主機在測試之前，要對自己的身份進行驗證，以防止未授權的主機啟動帶寬密集等有害測試或攻擊—源代碼下載的地址：/~boverhof/nettest/download_info.html

第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日23*開源工具包14—Netlogger程序

—由勞倫思伯克利研究室開發(fā)的網(wǎng)絡測試應用程序—用于監(jiān)視網(wǎng)絡主機與設備，它允許網(wǎng)絡管理員在網(wǎng)絡中設置監(jiān)視點，在文件中記錄網(wǎng)絡中分布式應用程序的活動、活動的時間與日志，并提供分析工具，以圖形化界面顯示分析結果

—最新版本是1.0版

—Netlogger的Web網(wǎng)站地址為

第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日24*開源工具包15—tcptrace程序

—由美國Ohio大學ShawnOstermann開發(fā)—通過分析網(wǎng)絡上TCP會話，來查找網(wǎng)絡中存在問題，分析網(wǎng)絡的吞吐量、數(shù)據(jù)包回程時間、數(shù)據(jù)包序列、重傳與窗口大小，以及

TCP會話的其他特性

—Web網(wǎng)站地址：

第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日25*開源工具包16—net-snmp軟件包—ntop應用程序是由意大利Pisa大學開發(fā)—可以根據(jù)消耗大部分網(wǎng)絡系統(tǒng)資源的主機和協(xié)議，顯示網(wǎng)絡的資源利用率，監(jiān)視網(wǎng)絡流量及發(fā)展趨勢—Web網(wǎng)站地址：

http://www.第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日26*網(wǎng)絡環(huán)境中應用程序性能測量軟件第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日27*網(wǎng)絡環(huán)境中應用程序性能測量利用測試網(wǎng)絡進行測量利用實際運行的網(wǎng)絡進行測量利用網(wǎng)絡仿真器進行仿真測量利用網(wǎng)絡模擬器進行性能模擬第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日28*開源工具包17—dummynet應用程序

—dummynet是FreeBSD內部的系統(tǒng)工具軟件，是一種典型的網(wǎng)絡模擬工具—網(wǎng)絡特性仿真：帶寬限制路由特性數(shù)據(jù)包延遲特性數(shù)據(jù)包丟失有限包隊列與加權公平隊列WFQ—Web網(wǎng)站地址：http://info.iet.unipi.it/~luigi/ip_dummynet/第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日29*開源工具包18—NISTNet程序

—NISTNet程序是由美國國家標準和技術研究所NAST研究和測試IP網(wǎng)絡動力學方法而開發(fā)的網(wǎng)絡模擬軟件包—NISTNet由五個部分組成：用于截獲網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的Linux內核模塊用于添加、刪除或修改網(wǎng)絡模擬規(guī)則的命令行工具模塊用于添加、刪除或修改網(wǎng)絡模擬規(guī)則的圖形X-Windows工具模塊用于監(jiān)控和統(tǒng)計對應網(wǎng)絡模擬規(guī)則的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的Linux內核模塊和應用程序用于截獲網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，并將這些包重定向到一個備用位置的Linux內核模塊—Web網(wǎng)站地址：

第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日30*開源工具包19—traffic程序

—由RobertSandilands開發(fā)的一種網(wǎng)絡流量生成器程序—允許一個UNIX工作站或服務器仿真多個網(wǎng)絡工作站生成的網(wǎng)絡流量，提供一種在實際運行的網(wǎng)絡上對不同類型的網(wǎng)絡流量進行仿真，形成不同類型的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上疊加的實際流量狀況，以便對研究實際運行的網(wǎng)絡的性能—Web網(wǎng)站地址：

第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日31*Internet網(wǎng)絡協(xié)議仿真和建模軟件

第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日32*開源工具包20—net-snmp軟件包—SSFNet是一個Internet網(wǎng)絡協(xié)議的仿真和建模軟件，以基于java和C++的SSF（ScalableSimulationFramework）的軟件框架所組成—作為教育和科學研究用途的SSFNet是開放軟件，可擴展仿真建模的并行運算環(huán)境允許用戶按需要進行補充和修改—主要支持IP包級別以上的細粒度仿真，鏈路層和物理層的協(xié)議模型以獨立的組件方式提供—Web網(wǎng)站地址：

第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日33*開源工具包21—NS網(wǎng)絡模擬器網(wǎng)絡模擬器的研究起源于1989年的REAL網(wǎng)絡模擬器；1995年得到美國DARPA的支持，也就是題目為VINT（virtualInterNetTestbed）多協(xié)議網(wǎng)絡模擬器的研究；由LBL、XeroxPARC、UCB與USC/ISI合作完成；目前網(wǎng)絡模擬器NS的開發(fā)由DARPA的SAMAN與NSF的CONSER項目的支持。第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日34*NS網(wǎng)絡模擬器特點

不同粒度的抽象要研究網(wǎng)絡的行為可能涉及網(wǎng)絡拓撲、網(wǎng)絡性能、服務質量、組播支持、網(wǎng)絡安全與移動網(wǎng)絡等不同的對象與不同的條件，網(wǎng)絡仿真器需要能夠提供不同粒度的抽象，允許單一的網(wǎng)絡模擬器既能夠模擬出底層詳盡的細節(jié)，又能夠進行高層的較為宏觀的行為模擬；網(wǎng)絡模擬器既需要對網(wǎng)絡不同層次的模擬，又需要多層次不同條件組合下綜合的行為模擬；網(wǎng)絡模擬器允許使用者在綜合考慮以上因素的基礎上，對網(wǎng)絡在不同條件下的行為特征進行全面、有效地的研究的能力。第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日35*真實狀態(tài)的仿真一個理想的網(wǎng)絡模擬器除了可以獨立地在模擬軟件中，“模擬”不同的網(wǎng)絡運行條件，還需要“仿真”實際運行網(wǎng)絡對象，將真實網(wǎng)絡的分組引入到模擬器中，與實際網(wǎng)絡中的結點實現(xiàn)交互，但是做到這一點是非常困難的；網(wǎng)絡模擬器NS在這方面做了一些嘗試，但是離實際應用還是有很大的距離。第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日36*場景的自動生成如何在一組適當?shù)木W(wǎng)絡運行場景下，完成被測試協(xié)議的行為模擬，得出一系列有效的測試結果，這是設計網(wǎng)絡模擬器的重要目標；網(wǎng)絡模擬器NS提供了相關的場景生成工具，用戶可以通過編寫適合自己設計的網(wǎng)絡環(huán)境的腳本，由網(wǎng)絡模擬器NS自動創(chuàng)建復雜的拓撲結構、業(yè)務模型、鏈路狀態(tài)，達到場景的自動生成的目的。第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日37*結果的可視化網(wǎng)絡模擬器NS為用戶提供動畫工具，為用戶增加動態(tài)過程的演示與描述是十分重要的。系統(tǒng)的可擴充性網(wǎng)絡模擬器NS通過自身編程模型的設計與用戶自己設計網(wǎng)絡環(huán)境的腳本的方式，使得系統(tǒng)具有很好地可擴展性。第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日38*NS基本設計思想網(wǎng)絡模擬器NS是一種離散事件模擬器；典型的事件是分組到達、超時等。一個分組接收的處理會引起更多分組的發(fā)送。模擬器將不斷地處理這樣一個個的事件，直到所有的事件被處理完或者某一個特定的事件發(fā)生為止；網(wǎng)絡模擬器NS的核心是一個離散事件模擬引擎；網(wǎng)絡模擬器NS中有一個“調度器”（scheduler）類，負責記錄當前的時間，調度網(wǎng)絡事件隊列中的事件，提供函數(shù)產(chǎn)生新事件，指定事件發(fā)生的時間；有了離散事件模擬引擎，用戶原則上就可以對網(wǎng)絡事件進行模擬。第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日39*針對網(wǎng)絡模擬，網(wǎng)絡模擬器NS已經(jīng)預先做了大量的模型化的工作，對網(wǎng)絡系統(tǒng)的通用實體進行了建模，如鏈路、隊列、分組與結點等，并用面向對象的方法實現(xiàn)了這些實體的特性與功能，形成了規(guī)模很大的網(wǎng)絡模擬器構件庫；用戶可以利用這些構件，進行少量的擴展與組合，形成符合用戶要求的網(wǎng)絡系統(tǒng)模型，然后再進行模擬；網(wǎng)絡模擬器NS的構件庫覆蓋了廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、移動網(wǎng)絡以及衛(wèi)星通信網(wǎng)絡，也覆蓋了層次型路由、多播路由、動態(tài)路由等多種路由方法；構件庫還能夠提供隨機數(shù)產(chǎn)生、隨機變量產(chǎn)生與積分等數(shù)學計算工具。第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日40*NS-2經(jīng)過不斷地改進，出現(xiàn)了很多版本；在NS2.1b6版開始，開始加入了對無線移動結點的支持；在NS2.1b9版開始，NS開始對目錄結構進行了調整，新的版本號表示為NS2.26；NS作為一種開放源代碼的網(wǎng)絡模擬器已經(jīng)被很多網(wǎng)絡研究人員，尤其是學生使用；NS2.1b3之后的版本可以從獲得第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日41*開源工具包22—網(wǎng)絡模擬工具OPNET

OPNETModeler網(wǎng)絡模擬工具是1986年由美國MIT的兩位博士研究開發(fā)；1987年開始商業(yè)化；目前廣泛應用于網(wǎng)絡設備制造商、網(wǎng)絡運營商、大型網(wǎng)絡系統(tǒng)，以及銀行網(wǎng)絡、保險企業(yè)網(wǎng)絡、校園網(wǎng)以及軍事網(wǎng)絡中。第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日42*主要功能對于實際運行的企業(yè)網(wǎng)，OPNET調用標準組網(wǎng)模型，對網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)流實際狀況進行模擬，以評價網(wǎng)絡運行狀態(tài)，以及造成網(wǎng)絡系統(tǒng)性能瓶頸的類型和位置；對于實際運行的傳輸網(wǎng)絡，OPNET可以實現(xiàn)應用層的流量模擬，尋找網(wǎng)絡設備、服務器配置中出現(xiàn)的錯誤和參數(shù)不合適的情況；對于網(wǎng)絡研究人員，OPNET提供一個開放的環(huán)境，使研究人員可以根據(jù)被研究的設備、協(xié)議與算法，在多個層次進行定義和模擬，以確定被研究的設備、協(xié)議與算法的性能優(yōu)劣。第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日43*主要技術特點

層次化的結構采用面向對象的模擬方式采用離散事件驅動的建模方法開發(fā)源代碼采用混合建模方法，能夠提供多種模型庫應用領域廣

第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日44*主要應用領域端—端結構的設計系統(tǒng)級的仿真新的協(xié)議開發(fā)和優(yōu)化網(wǎng)絡應用的優(yōu)化與性能分析第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日45*基本工作原理

采用離散事件驅動的建模方法，事件指的是網(wǎng)絡狀態(tài)的變化；通信模擬機制的核心是離散事件驅動的事件調度器（eventscheduler），它對所有的進程模塊要求完成的事件按事件發(fā)生的時間進行列表和排序；事件調度器維護一個具有優(yōu)先級的隊列，按事件發(fā)生的時間進行排序，遵循先進先出FIFO的原則順序執(zhí)行事件；各個模塊之間的通信采用基于包的仿真（simulationonpacketlevel）機制