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NS2仿真结果分析方法的研究与实现.pdf

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昆 明 学 院 学 报 2011,33(6):56—60 Journal of Kunm ing University CN 53—1211/G4 ISSN 1674—5639 NS2仿 真 结 果分 析 方 法 的研 究 与 实现 曾晓红 ,胡 忠旭 ,孙 骏 ,漆丽娟 ,贺 斌 (昭通师范高等专科学校 计算 机科 学系 ,云 南 昭通 657000) 摘要 :NS2应用于 网络仿真 ,其仿 真结 果实 质上 是一个 文本文件 ,该 文件 以时 间为线索 ,详细记 录了 网络 中各 网 络元素 的行为 ,是网络性 能分 析的数 据源.目前广 泛采用 的 NS2仿真结 果分析软 件 GAWK,不但要 求用 户精通 GAWK编程 方法 ,而且存在灵活性差和效率较 低等诸 多不足.把 NS2仿 真结果转换 为数据 库文件 ,利用 成熟 的 数据库技术分析 NS2仿真结果 ,具有 快速 、高效 、个性化强 和友好等优 点.“基 于数 据库技术 的 NS2仿 真结果分 析软件 ”是根据上述思想设计 和实现 的 ,为 NS2仿真结果的研究和学习提供了一种新途径 . 关键词 :NS2;仿真结果 ;数据库技术 ;数据分析软件 中 图分 类 号 :TP391.9 文 献标 识码 :A 文 章 编 号 :1674—5639(2011)06—0056—05 Research and Im plementation of NS2 Simulation Results Analysis M ethods ZENG Xiao—hong,HU Zhong—XU,SUN Jun,Q1 Li-juan,HE Bin (Department of Computer Science,Zhaotong Teacher s College,Yunnan Zhaotong 657000,China) Abstract:NS2 has been used in net simulation whose simulation result,in faet.iS a word document which iS based on the track of time.records in details the behaviors of each net element in the net work.SO it iS the data resource of net quality analysis.The analysis software GAW K of Ns2 simulation result.which has been widely used nowadays.not only asks users to master the editing method of GAW K,but also has the disadvantages as poor flexibility,lOW efficiency.To transfer NS2 simulation result into data based document, by using mature data base technology analyze NS2 simulation result,to get advantages as fast,high efficiency,strong individuality and friendly features.NS2 simulation result analysis software based on data base technology iS designed and i~ealized to provide a Hew mute fnr further study and research. Key words:NS2;simulation result;technology of database;software of data analysis 对 于 使 用 网 络 仿 真 软 件 进 行 网 络 研 究 的 人 而 述 软 件 在 实 际 操 作 中 存 在 数 据 结 构 不 理 想 、需 要 自 言 ,无 论 是 对 网 络 模 型 还 是 对 网 络 协 议 进 行 研 究 ,通 行 编 写 程 序 求 解 网 络 参 数 和 对 用 户 要 求 较 高 等 弱 常 是 先 设 计 出符 合 自己 需 要 的 网 络 模 型 或 协 议 ,选 点 .而 利 用 数 据 库 技 术 对 trace文 件 进 行 存 储 和 分 择 适 当 的 网 络 仿 真 环 境 ,建 立 网 络 仿 真 模 型 ,设 定 不 析 ,将 在 很 大 程 度 上 避 免 上 述 存 在 的 问 题 并 能 有 效 同 的 参 数 后 执 行 仿 真 ,收 集 、统 计 和 分 析 仿 真 数 据 , 地 提 高 对 NS2仿 真 结 果 的 分 析 效 率 . 最 后 把 分 析 结 果 以 图 片 或 表 格 的 形 式 呈 现 出 来 ,从 而 反 映 网 络 模 型 或 网 络 协 议 的 性 能 ,并 在 此 基 础 上 1 NS2仿真 结果 trace文件简 介 优 化 网 络 模 型 或 传 输 协 议 . trace文 件 的 功 能 是 详 细 记 录 仿 真 的 全 过 程 , 学 术 界 广 泛 采 用 的 网 络 仿 真 环 境 是 NS2(Net— trace文 件 可 以 根 据 用 户 的 需 要 记 录 仿 真 过 程 中 的 work Simulator Version 2),利 用 NS2进 行 的 网 络 仿 任 何 一 个 细 节 .当 一 个 仿 真 结 束 之 后 ,所 留 下 的 唯 一 真 ,最 终 产 生 2个 文 件 :1)trace文 件 .该 文 件 实 质 上 记 录就 是 trace文 件 ,所 有 对 仿 真 的 分 析 都 是 基 于 是 一 个 文 本 文 件 ,它 详 细 记 录 了 网 络 上 各 个 网 络 元 trace文 件 的 ,可 见 trace文 件 的 重 要 性 .trace文 件 属 素 在 不 同 时 刻 发 生 的 事 件 及 其 相 关 数 据 ,所 以 数 据 于 文 本 类 型 的 文 件 ,文 件 内 的 数 据 相 当规 则 ,以 下 以 量 较 大 ,但 由 于 它 是 分 析 网 络 模 型 仿 真 结 果 的 重 要 NS2学 习 中 常 见 的 1个 实 例 仿 真 结 果 为 例 说 明 trace 依 据 ,是 获 取 所 设 定 网 络 模 型 运 行 时 的 信 息 源 泉 ; 文 件 的构 成 .trace文 件 的 每 1行 详 细 记 录 1个 事 件 2)网 络 运 行 动 画 结 果 文 件 .它 以 动 画 的 形 式 表 现 网 发 生 时 刻 的 各 项 数 据 ,每 行 由 12列 组 成 ,各 列 名 称 络 中各 元 素 在 不 同 时 刻 的 状 态 和 行 为 ,而 这 个 文 件 的 运 行 本 质 上 是 基 于 trace文 件 . 和 含 义 分 别 是 : event:事 件 .其 中 事 件 包 含 以 下 几 种 :1)r(re— 目前 广 泛 采 用 的 NS2仿 真 结 果 分 析 工 具 是 数 eeive),表 示 目标 结 点 收 到 分 组 ;2)+(enqueue),表 据 处 理 软 件 GAWK、绘 图 软 件 xgraph和 Gnuplot.上 示 在 某 结 点 入 队列 ;3)一(dequeue),表 示 在 某 结 点 收 稿 日期 :2011—04—11 基金项 目::云南省教育厅科学研 究基金 资助项 目(09C0202) 作者简介 :曾晓红(1966一 ),男 ,云南镇雄 人,教授 ,硕士 ,主要从事计算机 网络和软件工程研究 万方数据
第 6期 曾晓红 ,胡忠旭 ,孙 骏 ,等 :NS2仿真结果分析方法 的研究与实现 57 出 队 列 ;4)d(drop),表 示 在 某 结 点 丢 弃 分 组 ; 含 AWK 的 所 有 功 能 ,属 公 共 软 件 ,可 以 免 费 使 用 . time:事 件 发 生 时 间 .单 位 :S; from — node:出 发 结 点 ; to — node:到 达 结 点 ; pkt— type:分 组 类 型 ; pkt— size:分 组 大 小 ; GAWK 最 初 在 1986年 完 成 ,之 后 不 断 地 被 改 进 和 更 新 .【 GAWK 的 主 要 功 能 是 针 对 文 件 的 每 一 行 (1ine)搜 寻 指 定 的 样 本 (patterns).当 一 行 里 有 符 合 指 定 的样 本 ,GAWK 就 会 在 此 一 行 执 行 指 定 的 操 作 flags:标 志 位 ,标 志 在 trace.CC里 的 flags[]队 列 (actions).GAWK依 此 方 式 处 理 文 件 的 每 一 行 直 到 里 定 义 .有 4个 标 志 是 为 NCE 所 用 的 :“E”表 示 发 输 入 档 案 结 束 . 生 拥 塞 ;“N”表 示 ECN—Capable—Transport指 示 ;“C” 通 过 自行 编 写 的 GAWK 程 序 ,可 以 根 据 trace 表 示 ECN—Echo.“A”表 示 TCP 头 里 减 少 拥 塞 窗 口 ; 文 件 计 算 出 仿 真 网 络 中 端 到 端 的 延 迟 (End—to.End …P’是 优 先 权 ;…F’表 示 TCP快 速 启 动 ; Delay)、延 迟 抖 动 (Jitter)、分 组 丢 失 率 (Packet Loss) rid:从 一 个 指 定 的 分 组 源 地 址 流 向 另 一 个 指 定 和 吞 吐 量 (Throughput)等 统 计 数 据 . 的 分 组 目的 地 址 的 分 组 流 的标 识 符 ; 2.2 xgraph 和 G nuplot src addr:分 组 源 地 址 ; dst addr:分 组 目 标 地 址 ; seq_num :序 歹U号 ; pkt— id:分 组 唯 一 标 识 符 .… xgraph是 一 个 开 源 的通 用 2D 绘 图 工 具 ,能 够 通 过 输 入 数 据 集 或 文 件 来 绘 制 图 形 ,并 且 对 于 输 入 数 据 集 和 文 件 的 数 目没 有 限 制 .还 能 够 根 据 需 求 将 图 形 以 不 同 的 格 式 输 出 ,如 PDF,PostScrip,MIF.数 据 为 了便 于 进 行 数 据 库 设 计 ,特 针 对 各 列 作 以 下 集 或 文 件 的 格 式 很 简 单 ,由 2栏 组 成 ,每 1行 表 示 1 说 明 : 个 点 ,xgraph把 第 1栏 当作 轴 的 数 据 ,第 2栏 当 作 1)from—node是 指 分 组 相 对 于 下 一 跳 当 前 所 在 是 Y轴 的 数 据 ,然 后 把 图 画 出 来 . 的 结 点 ,不 一 定 是 分 组 源 地 址 .而 sre—addr指 的 是 分 Gnuplot是 一 个 命 令 导 向 的 交 互 式 画 图 软 件 组 最 原 始 的地 址 ,是 分 组 最 初 起 点 站 ; (command-driven interactive function plotting pro— 2)to—node是 指 分 组 从 当 前 结 点 出 发 后 要 到 达 gram ),在 1986 年 由 Colin Kelly 和 Thomas Williams 的 下 一 个 结 点 ,可 能 是 中 间 结 点 ,不 一 定 是 分 组 最 终 开 发 .Gnuplot的 功 能 就 是 把 数 据 和 数 学 函 数 转 换 成 目的 地 .而 dst—addr指 的 是 分 组 的 最 终 目 的 地 ; 容 易 观 察 的平 面 或 三 维 图 形 ,帮 助 研 究 者 进 行 数 据 3)有 资 料 把 rid定 义 为 专 门 为 IPV6定 义 的 IP 分 析 ,寻 找 数 据 规 律 或 者 验 证 模 型 的 正 确 性 .用 户 可 flow identifier(IP流 标 识 符 ),但 从 对 多 个 trace文 件 以 逐 步 设 定 或 修 改 绘 图 环 境 . 的 分 析 中 发 现 ,它 不 应 该 是 专 门 为 IPV6定 义 的 ,在 2.3 存 在 问 题 对 现 行 TCP/IP的 分 析 研 究 中 ,它 是 指 从 一 个 指 定 从 实 际 功 能 上 看 ,用 户 自行 编 制 的 GAWK 程 序 的 分 组 源 地 址 流 向 另 一 个 指 定 的 分 组 目的 地 址 的 数 实 际 上 是 对 仿 真 结 果 分 别 进 行 特 定 的 统 计 ,尽 管 据 流 (或 分 组 流 )的 标 识 符 ; GAWK 程 序 能 够 对 仿 真 结 果 进 行 统 计 和 分 析 ,但 在 4)seq—nun 是 按 fid顺 序 编 号 的 ,而 分 组 唯 一 标 实 际 应 用 中 ,仍 然 存 在 一 些 问 题 .对 于 仿 真 结 果 的 分 识 符 是 按 分 组 产 生 时 间 顺 序 编 号 的 .如 果 分 组 在 传 析 ,很 大 程 序 上 就 是 对 仿 真 数 据 进 行 统 计 ,从 纷 繁 复 输 过 程 中 被 丢 弃 ,对 于 需 要 重 传 的 分 组 (TCP 分 杂 的仿 真 数 据 中 获 取 网 络 模 型 或 者 网 络 协 议 所 反 映 组 ),重 传 的 序 列 号 不 变 ,而 分 组 唯 一 标 识 按 当 前 产 的 本 质 ,而 GAWK 自身 并 无 统 计 语 句 ,只 能 通 过 自 生 的 分 组 的顺 序 重 新 进 行 编 号 ; 编 程 序 实 现 ,所 以 ,要 求 用 户 熟 练 掌 握 GAWK 编 程 5)被 丢 弃 的 分 组 的 重 传 问 题 :UDP分 组 被 丢 弃 知 识 ,才 能 编 写 相 应 的 程 序 计 算 不 同 的 网络 参 数 ;其 不 需 要 重 传 ,而 TCP分 组 被 丢 弃 则 需 要 重 传 ,并 按 次 是 对 于 不 同应 用 ,网 络 服 务 的 要 求 不 同 ,网 络 研 究 以 下 规 定 重 传 :TCP分 组 的 源 地 址 检 测 到 一 个 TCP 中 的关 注 点 也 各 不 相 同 ,例 如 ,多 媒 体 服 务 主 要 关 注 分 组 传 输 超 时 以 后 ,会 重 传 该 分 组 ,分 组 的 序 列 号 维 网 络 的 带 宽 和 延 迟 ,金 融 数 据 服 务 主 要 关 注 数 据 和 持 被 丢 弃 的分 组 的 序 列 号 ,但 分 组 唯 一 标 识 按 当 前 网 络 的 安 全 性 和 可 靠 性 等 .针 对 不 同 的 实 际 不 断 重 产 生 的 分 组 的 顺 序 重 新 进 行 编 号 . 复 地 编 写 GAW K 程 序 去 分 析 仿 真 结 果 ,必 须 消 耗 大 2 现行 NS2仿 真 结果分 析软 件及 存在 的 问题 2.1 GAWK 简 介 量 的 时 间 和 精 力 编 写 不 同 的 GAWK 程 序 ,无 法 把 精 力 集 中 在 对 网 络 本 身 的 研 究 上 ;再 者 是 在 GAWK 程 序 中往 往 存 在 大 量 与 计 算 目标 无 关 的 循 环 ,导 致 计 AW K 是 一 个 由 Alfred V.Aho,Peter J.W einberg— 算 效 率 差 .当 然 ,也 可 以 在 编 程 中 避 免 这 些 无 关 循 er,Brian W.Kernighan设 计 的 程 序 语 言 ,语 法 与 C语 环 ,但 程 序 会 更 加 复 杂 ,导 致 程 序 的 可 读 性 和 可 理 解 言 很 接 近 ,与 C语 言 不 同 的 是 ,AWK 能 够 以 很 短 的 性 差 ,增 加 维 护 的难 度 . 程 序 对 文 本 类 型 文 件 内 的 资 料 做 统 计 、修 改 、比对 和 对 于 xgraph和 Gnuplot,它 们 都 是 以 图形 形 式 描 抽 取 等 处 理 .GAWK 是 GNU所 做 的 AWK,GAWK包 述 仿 真 结 果 的 软 件 ,而 两 个 软 件 的 数 据 源 往 往 都 是 万方数据
58 昆明学院学报 2011年 l2月 GAWK 的 运 行 结 果 ,注 定 了 它 们 在 对 GAWK 的 variance).由 于 网 络 的 状 态 随 时 都 在 变 化 ,有 时 候 流 依 赖 . 3 新 方 法的提 出 量 大 ,有 时 候 流 量 小 ,当 流 量 大 的 时 候 ,许 多 封 包 就 必 需 在 节 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 不 一 定 会 相 同 ,而 这 个 不 把 trace文 件 转 换 为 数 据 库 文 件 对 其 进 行 分 析 , 同 的差 异 就 是 所 谓 的 延 迟 抖 动 .延 迟 抖 动 越 大 ,则 表 可 以 充 分 利 用 非 常 成 熟 的 数 据 库 技 术 ,使 得 仿 真 结 示 网 络 越 不 稳 定 .延 迟 抖 动 有 2种 计 算 方 法 ,2种 计 果 数 据 结 构 化 更 强 ,大 大 提 高 了 检 索 数 据 的 速 度 .另 算 方 法 分 别 基 于 以 下 2个 公 式 : 外 ,利 用 数 据 库 系 统 提 供 的 查 询 和 统 计 命 令 ,使 得 对 仿 真 结 果 的 分 析 工 作 更 加 快 速 和 高 效 ,而 且 分 析 的 2=型 ! j—i ,其 中 √>i. (2) 个 性 化 更 强 .由 于 trace文 件 相 当 规 则 ,在 许 多 数 据 公 式 (2)实 质 上 是 求 接 收 端 最 近 收 到 的 2个 分 库 系 统 中 ,都 可 以 很 容 易 地 将 其 转 换 为 数 据 库 文 件 .[ ] 在 获 得 NS2仿 真 结 果 的 基 础 上 ,构 建 了 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”,该 软 件 的 构 架 如 图 1,软 件 实 现 平 台 为 Visual FoxPro9.0. 基于数据库技术的 仿真结果分析软件 I 早卤申 组 的 时 间 差 与 2个 分 组 的 序 列 号 之 差 的 比 . T1:[recvtime( )一sendtime( )], I2=[reevtime(i)一sendtime(i)], 1 呵 jitter2= -二 ,其 中 ,J>i. j— L (3) 公 式 (3)实 质 上 是 求 接 收 端 最 近 收 到 的 2个 分 组 的 时 延 与 2个 分 组 的 序 列 号 之 差 的 比 ,相 对 公 式 (2),公 式 (3)更 能 准 确 反 映 抖 动 的 真 实 内 涵 .2种 算 法 均 是 从 局 部 分 析 1个 数 据 流 中 ,相 邻 的 2个 到 达 接 收 端 的分 组 的 时 间 或 延 时 变 化 与 分 组 序 列 号 之 差 的 比来 衡 量 延 时 抖 动 的 .之 所 以 要 拿 它 们 的 时 间 差 或 延 时 差 与 分 组 序 列 号 之 差 进 行 比 的 运 算 ,主 要 是 考 虑 到 在 没 有 丢 包 的 情 况 下 ,J—i=1.但 分 组 在 传 输 的 过 程 中 ,难 免 有 分 组 被 丢 弃 的 现 象 ,这 图1 仿真结果分析软件模块 图 时 一1≠ 1. 3.1 数 据 库 分 析 与 设 计 该 软 件 是 一 个 基 于 数 据 库 的 软 件 ,所 以数 据 库 的 分 析 和 设 计 显 得 尤 为 重 要 .定 义 一 个 名 为 db_data— analysis的数 据 库 ,包 含 以下 几 个 数 据 表 . 3.1.1 仿 真 结 果 数 据 表 out.dbf 仿 真 结 果 数 据 表 的 结 构 为 :out.dbf(event(C, 1),time(N ,15,10),from_node(N ,3),to—node(N, 3),pkt_type(C,10),pkt—size(N ,10),flag(C,10), rid(N ,10),src—addr (N ,10,1),dst—addr(N ,10, 1),seq—HUm(C,10),pkt—id(N,10)).表 中 各 列 的 名 称 和 含 义 与 trace文 件 中列 名 称 和 含 义 相 同 .功 能 是 存 放 由 trace文 件 转 换 而 来 的 仿 真 结 果 . 3.1.2 延 迟 及 抖 动 数 据 表 delay~jitter.dbf 延 迟 及 抖 动 数 据 表 的 结 构 为 :delay—jitter.dbf 延 迟 及 抖 动 数 据 表 中 的 delay,jitterl和 jitter2 分 别 按 照 公 式 (1)、(2)和 (3)进 行 计 算 ,其 他 字 段 名 称 和 含 义 与 out.dbf表 相 同 . 3.1.3 各 数 据 流 延 迟 方 差 表 vauiance.dbf 各 数 据 流 延 迟 方 差 表 的 结 构 为 :vauiance.dbf (src—addr(N ,10,2),dst—addr(N,10,2),avg—delay (N,15,8),variance(N,15,8),pkt—suYn(I), rate (N,15,8)).建 立 该 表 的 原 因 是 :对 于 不 同 的 数 据 流 ,应 该 从 整 体 上 分 析 各 数 据 流 之 间 的 延 时 变 化 ,通 过 计 算 不 同 数 据 流 延 迟 的 方 差 来 分 析 延 迟 抖 动 能 够 从 全 局 上 把 握 各 数 据 流 的 延 迟 变 化 ,使 之 更 加 合 理 . 各 数 据 流 的 延 迟 方 差 可 以 按 以 下 公 式 计 算 : D =E( 一E亭) =∑ ( 一E ) P, (4) n rate=D~/pkt_sum . (5) (src—addr(N ,10,2),dst—addr(N,10,2),seq~nun 各 数 据 流 延 迟 方 差 表 中 ,avg—delay和 pkt—sum (N ,15,0),pkt—id (N,10,0),rid(N ,3,0),start— 通 过 out.dbf表 求 得 ,variance和 rate通 过 公 式 (4) time(N,15,8),end—time (N ,15,8),delay(N,l5, 和 (5)求 得 .其 他 字 段 名 称 和 含 义 与 out.dbf表 8),jitterl(N,15,8),jitter2(N,15,8)).字 段 start— 相 同 . time表 示 事 件 发 生 的 开 始 时 间 ,end—time表 示 事 件 3.1.4 丢 包 数 据 表 loss.dbf 发 生 的 结 束 时 间 ,两 字 段 值 可 从 out.dbf表 中获 得 . 丢 包 数 据 表 的 结 构 为 :loss.dbf(rid(N,10,0), delay为端 到 端 的 延 迟 (end—to—end delay),表 示 在 网 src — addr(N,10,1),dst—addr(N ,10,1),send(N,10, 络 上 发 送 第 1位 数 据 起 ,到 最 后 1位 数 据 被 接 收 所 0),loss(N,10,0),packet—loss—rate(N,10,0)).丢 经 历 的 时 间 ,即 : 包 (1OSS)是 指 网 络 中 被 丢 弃 的 分 组 的 总 数 ,可 以 对 delay start_ time— end_ time. (1) 整 个 网 络 进 行 统 计 ,也 可 以 分 别 对 某 个 网 络 元 素 itter为 延 迟 抖 动 ,就 是 延 迟 时 间 变 化 量 (delay (如 某 路 由 器 )进 行 统 计 .一 般 来 说 ,网 络 中 被 丢 弃 万方数据
第 6期 曾晓红 ,胡忠旭 ,孙 骏 ,等 :NS2仿真结果分析 方法 的研 究与实现 59 的 分 组 越 多 ,说 明 网 络 的 状 态 越 差 ,但 丢 包 数 是 一 个 真 数 据 3个 方 面 对 TCL脚 本 进 行 分 析 和 学 习 ,可 以 绝 对 数 ,可 能 有 时 候 它 的 值 较 大 ,但 如 果 相 对 于 已 经 帮 助 用 户 发 现 TCL脚 本 与 网 络 拓 扑 和 仿 真 结 果 之 发 送 的 分 组 总 数 而 言 ,丢 包 数 还 是 非 常 小 的 ,因 此 也 间 的关 系 ,对 NS2的 学 习 有 很 大 帮 助 . 不 能 说 网 络 状 态 或 性 能 不 佳 .所 以 ,丢 包 数 并 不 能 很 . “计 算 网 络 参 数 ”模 块 是 “基 于 数 据 库 技 术 的 好 地 反 映 网 络 的 性 能 和 状 态 ,而 丢 包 率 (Packet Loss NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”的 核 心 模 块 ,其 功 能 是 根 据 Rate)则 更 能 反 映 网 络 的 性 能 和 状 态 ,丢 包 率 越 低 , 用 户 需 要 和 所 构 建 的 仿 真 模 型 运 行 后 产 生 的 trace 网 络 性 能 越 好 .丢 包 数 据 表 中 ,send,loss通 过 out. 文 件 ,可 计 算 一 些 重 要 的 网 络 参 数 ,如 端 到 端 的 延 dbf表 求 得 ,packet_lOSS—rate通 过 公 式 (6)求 得 . 迟 、延 迟 抖 动 、丢 包 统 计 、吞 吐 量 等 .“计 算 网 络 参 p c _2 ra = loss . (6) 数 ”模 块 设 “报 表 打 印 ”、“导 出 Excel表 ”和 “图 表 显 示 ”3个 子 模 块 ,通 过 这 3个 子 模 块 可 以 把 仿 真 结 果 3.1.5 吞 吐 量 数 据 表 throughput.dbf 吞 吐 量 数 据 表 的 结 构 为 :throughput.dbf(from— node (N,3),to_node(N,3),start_time(N ,15,8), end— time (N,15,8),thrput(N (15,0)).吞 吐 量 (throughput)是 网 络 性 能 的 一 个 重 要 参 数 ,是 指 在 不 丢 包 的 情 况 下 ,单 位 时 间 内通 过 的 数 据 包 的 数 量 ,单 位 :Byte/s或 bit/s.计 算 公 式 为 : 以报 表 、Excel文 件 和 图 表 的 形 式 输 出 .对 于 “图 表 显 示 ”子 模 块 的 实 现 ,有 2个 实 现 方 案 :1)通 过 Ms— chart(Microsoft Chart Control,Version6.0)控 件 实 现 ; 2)通 过 调 用 Gnuplot实 现 .而 2种 方 案 均 需 要 进 一 步 完 善 . “与 GAWK 结 果 对 比 ”属 于辅 助 模 块 ,其 功 能 是 把 本 软 件 所 计 算 出 的 数 据 与 用 GAWK 计 算 出 的 数 hrp £= _ r eciev e pkt end ttm e start_ ttm e . . — — — (7) 据 以 表 的 形 式 列 出 并 进 行 对 比 ,如 果 存 在 差 异 则 把 对 吞 吐 量 的 分 析 和 研 究 ,可 以 通 过 吞 吐 量 与 带 宽 的 比 率 来 衡 量 信 道 的 利 用 率 ,通 过 比较 同 一 网 段 在 某 时 段 内 不 同 数 据 流 的 吞 吐 量 来 比 较 各 数 据 流 共 享 网 络 的 公 平 性 .表 中 from—node,to—node,start—time 和 end—time根 据 用 户 设 置 的 起 始 结 点 、下 一 结 点 、 开 始 时 间 和 结 束 时 间 获 得 .吞 吐 量 通 过 公 式 (7) 求 得 . 3.2 各 模 块 功 能 说 明 “数 据 导 入 ”模 块 是 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”最 基 础 的 模 块 ,是 分 析 和 计 算 各 种 网 络 参 数 的 数 据 源 泉 .其 功 能 是 把 trace文 件 导 人 到 已经 建 立 好 的 数 据 表 out.dbf,其 核 心 命 令 为 :AP— PEND FROM & c — filenam e DELIM ITED W rrH B LA N K . “网 络 元 素 行 为 分 析 ”模 块 的 功 能 是 通 过 提 取 out.dbf数 据 表 中特 定 的 网 络 元 素 的 相 关 数 据 ,加 深 对 各 种 网 络 协 议 的 理 解 .该 模 块 通 过 “TCP 连 接 ”, “TCP,UDP丢 包 处 理 ”和 “路 由 器 队 列 处 理 ”等 子 模 块 实 现 .通 过 “TCP连 接 ”子 模 块 ,可 以 帮 助 用 户 理 解 TCP 建 立 连 接 的 过 程 ;通 过 “TCP、UDP 丢 包 处 理 ”子 模 块 ,可 以 帮 助 用 户 理 解 TCP判 断 丢 包 并 重 传 该 分 组 ,而 UDP是 不 需 要 对 丢 包 进 行 判 断 和 重 传 差 异 结 果 以 表 格 的 形 式 列 出 .对 比 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”与 GAW K所 计 算 的 网 络 参 数 ,是 为 了 验 证 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”的 正 确 性 .但 有 的 网 络 参 数 数 据 量 较 大 ,如 端 到 端 的 延 迟 、延 迟 抖 动 等 ,用 人 工 比 较 的 方 法 既 不 准 确 ,而 且 耗 时 .但 是 把 GAWK 所 计 算 的 网 络 参 数 导 人 数 据 表 ,再 与 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2 仿 真 结 果 分 析 软 件 ”计 算 结 果 进 行 比 较 ,则 非 常 快 速 、高 效 .通 过 多 个 不 同 仿 真 模 型 分 析 结 果 的 实 际 比 对 ,可 以 发 现 由于 计 算 方 法 均 相 同 ,在 2种 方 法 同类 网 络 参 数 的 对 比 中 ,除 了 由 于 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”时 间 的 精 度 设 为 小 数 点 后 l0位 ,比 GAWK高 而 产 生 个 别 差 异 外 ,其 余 数 据 均 完 全 吻 合 . 4 新 方法 的优点 4.1 转 换 速 度 快 通 过 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”,耗 时 14 S就 把 161 M 的 NS2仿 真 结 果 文 件 转 换 为 299 M 的 数 据 表 文 件 .测 试 机 型 为 联 想 旭 日 C466M .CPU :IntelR pentiumR Dual T2390 1.86 GHz; 内 存 :DDR2,667,l G;硬 盘 :Seagate,5 400 r/rain, 的 过 程 ;通 过 “路 由器 队 列 处 理 ”子 模 块 可 以 帮 助 用 户 加 深 对 不 同 路 由 队 列 算 法 的 理 解 .“网 络 元 素 行 160 G,8 M 缓 存 . 4.2 友 好 性 强 为 分 析 ”的 各 子 模 块 将 随 着 实 际 需 要 进 行 不 断 修 改 和 扩 充 ,帮 助 用 户 洞 悉 不 同 网 络 协 议 、算 法 和 处 理 机 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ” 与 GAWK 相 比 ,它 不 需 要 自 己 编 写 程 序 计 算 网 络 参 制 .没 有 建 立 专 门 的 数 据 表 存 储 该 部 分 涉 及 到 的 数 数 ;图形 界 面 比 GAWK 更 加 友 好 ;程 序 通 用 性 强 ,只 据 ,原 因 是 这 部 分 数 据 的 结 构 与 out.dbf表 完 全 相 需 输 入 不 同 的 分 组 源 地 址 和 分 组 目标 地 址 就 可 以求 同 ,在 程 序 设 计 中 可 以 通 过 临 时 表 或 自 由 表 实 现 对 出延 迟 、抖 动 、不 同 数 据 流 的 参 数 .可 以 将 分 析 结 果 它 们 的 存 储 和 输 出 . 导 出 为 Excel表 格 . “TCL代 码 分 析 与 学 习 ”模 块 的 功 能 是 学 习 和 4.3 算 法 效 率 高 分 析 TCL脚 本 文 件 .从 TCL脚 本 、网 络 拓 扑 图 和 仿 相 对 于 GAW K,“基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 万方数据
60 昆 明学 院学 报 2011年 12月 结 果 分 析 软 件 ”算 法 效 率 高 ,主 要 有 2个 原 因 :1) 出 队 列 ;第 3、4条 :1.010 16 s时 刻 ,结 点 2收 到 分 在 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”中 组 立 即 进 入 到 发 往 结 点 3 的 队 列 ;第 5 条 : 大 量 使 用 了 SQL,而 SQL命 令 本 来 就 比较 高 效 ;2) 1.014 706 s时 刻 从 结 点 2 出 队 列 ;第 6、7、8 条 : “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ”在 算 1.034 894 s时 刻 ,结 点 3收 到 分 组 并 将 分 组 进 入 结 法 设 计 中 有 意 识 地 避 免 了 与 计 算 目 标 无 关 的 点 3发 往 结 点 5的 队列 ,由 于 分 组 排 在 队列 前 ,该 分 循 环 . 组 立 即 出 队列 ;第 9条 :1.045 054 s时 刻 ,结 点 5收 4.4 便 于 TCL脚 本 学 习和 网络 事 件 的研 究 到 该 分 组 ;第 10条 :1.045 054 s,结 点 5收 到 请 求 建 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ” 立 连 接 的 分 组 后 立 即 向 结 点 0发 出 一 个 确 认 分 组 通 过 页 框 分 别 把 TCL脚 本 、网 络 拓 扑 图 和 仿 真 数 (ACK),送 入 结 点 5 到 结 点 3 的 队 列 ;第 11 条 : 据 显 示 在 3个 页 面 上 ,对 上 述 3个 页 面 进 行 比 对 、 1.045 054 s,从 结 点 5 出 队 列 ;第 l2 条 :1.055 214 分 析 和 学 习 ,可 以 帮 助 用 户 发 现 TCL脚 本 与 网 络 s,结 点 3收 到 确 认 分 组 ;第 13条 :1.055 214 S,进 入 拓 扑 和 仿 真 结 果 之 间 的 关 系 ,加 深 对 TCL脚 本 程 结 点 3到 结 点 2的 队 列 ;第 14条 :1.055 214 s,从 结 序 的 理 解 .另 外 ,对 特 定 的 数 据 组 进 行 统 计 ,很 容 点 3出 队 列 ,发 往 结 点 2;第 15条 :1.075 402 S,结 易 跟 踪 各 数 据 包 的 流 向 或 某 事 件 发 生 的 顺 序 ,从 点 2收 到 该 确 认 分 组 .进 入 结 点 2到 结 点 0的 队 列 ; 而 发 现 这 些 数 据 所 反 映 的 实 质 .表 1是 通 过 SQL 第 17条 :1.075 402 S,出结 点 2到 结 点 0的 队 列 ;第 筛 选 出 的 分 组 流 的 标 识 符 为 1,分 组 序 列 号 为 0 的 18条 :1.085 562 s,结 点 0收 到 请 求 建 立 连 接 的 确 数 据 .在 表 1中 ,E 代 表 Event,T代 表 Time,FN 代 认 分 组 .至 此 一 条 TCP连 接 在 结 点 0和 结 点 5之 间 表 From—Node,TN 代 表 To—Node,PT 代 表 Pkt— 被 建 立 起 来 .通 过 上 述 分 析 ,有 利 于 深 入 剖 析 网 络 中 Type,FID 为 rid,代 表 数 据 流 标 志 ,SA 代 表 Src—Ad— 建 立 可 靠 连 接 的 过 程 ,加 深 对 网 络 相 关 基 本 概 念 和 dr,DA 代 表 Dst—Addr,S代 表 Seq—Rum ,PID 代 表 基 本 原 理 的 理 解 . Pkt id. 4.5 个 性 化 强 通 过 “网 络 元 素 行 为 分 析 ”模 块 ,可 以 比较 细 致 地 研 究 TCP建 立 连 接 的 过 程 、TCP 或 UDP 丢 弃 分 组 的 处 理 方 式 、路 由器 队列 算 法 ,随 着 该 模 块 的 忆 模 块 的 不 断 扩 充 ,将 帮 助 用 户 更 加 广 泛 地 在 更 细 的 粒 度 上 对 各 网 络 元 素 的 网 络 行 为 进 行 深 入 细 致 的 分 析 研 究 . 5 结论 “基 于 数 据 库 技 术 的 NS2仿 真 结 果 分 析 软 件 ” 把 trace文 件 转 换 为 数 据 库 文 件 ,通 过 较 为 成 熟 的 数 据 库 技 术 处 理 NS2仿 真 结 果 ,与 GAWK 比 较 ,具 有 速 度 快 、效 率 高 、友 好 和 个 性 化 强 等 诸 多 优 点 ,能 够 快 速 、准 确 反 映 出 仿 真 结 果 的 实 质 ,为 NS2仿 真 结 果 的分 析 提 供 了一 种 新 思 路 . [参 考 文 献 ] [1]柯 志亨.NS2教学手册 [EB/OL].[2008—03一O1].http://www. 140.116.72.80/~smallko/ns2/ns2.htm. [2]CHUNG J,CLAYPOOL M.NS by example[EB/OL].[2002一O1— 08].http://wenku.baidu.corn/view/16d6adIl6c175f0e7cd1375e, htm1. [3]曾晓红.一种改进 的 TCP拥 塞控 制算法研究 [D].重 庆 :西南 大 学 ,2006. [4]曾晓红 ,漆丽娟 ,谢树云.一 种改进 的 TCP拥塞控制 算法的公平 性研究[J].计算机仿真 ,2010,27(4):120—124. 表 1 数 据 流 为 1序 列号 为 0的 分 组传 输 过程 从 表 1可 知 ,第 1条 :1 s时 刻 ,结 点 0 向 结 点 5 发 一 个 请 求 建 立 连 接 的 分 组 ,大 小 为 40,通 过 结 点 2 转 发 ,进 入 结 点 0的 队 列 ;第 2条 :1 s时 刻 ,从 结 点 0 万方数据
NS2仿真结果分析方法的研究与实现 作者: 曾晓红, 胡忠旭, 孙骏, 漆丽娟, 贺斌 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 昭通师范高等专科学校计算机科学系,云南昭通,657000 昆明学院学报 Journal of Kunming Teachers College 2011,33(6) 1次 被引用次数: 参考文献(4条) 1.柯志亨 NS2教学手册 2008 2.CHUNG J;CLAYPOOL M NS by example 2002 3.曾晓红 一种改进的TCP拥塞控制算法研究[学位论文] 2006 4.曾晓红;漆丽娟;谢树云 一种改进的TCP拥塞控制算法的公平性研究[期刊论文]-计算机仿真 2010(04) 引证文献(1条) 1.朱秀丽.周航 基于动态占空比MAC协议研究[期刊论文]-周口师范学院学报 2013(5) 本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_kmsfgdzkxxxb201106017.aspx
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