NS2条件网络性能分析实践.pdf

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1、NS2条件网络性能分析实践马元飞(内蒙古集宁师范学院，内蒙古乌兰察布012000)网络与通信学术探讨12013年第1—2醐l[摘要]通过对网络性能进行分析，可以有效整合、充分利用现有的网络资源，完善网络结构，使现有网络达到最高效能。Ns2作为流行的网络仿真工具．具有仿真结果真实、构件丰富、可扩展性强等特点，但是其中并未集成性能分析工具，无法对网络的关键性能指标进行测量分析。本文通过编写性能分析脚本对Ns2仿真结果进行处理，最终以直观的方式展现了仿真过程中网络性能的变化趋势，为进一步的研究提供了基础。[关键词]性能分析；模拟；网络；Ns21．引言网络性能分析⋯一般有以下3种手段：数学分析法

2、、实验探究法和仿真模拟法。然而前两种方法都存在很大的局限性：数学分析法的有效性和精确性受假设限制很大，一些假设无法对复杂网络系统进行准确的限定和描述：实验探究法局限于成本居高不下，重新配置与资源共享难度大，运行缺少灵活性，实验床规模难以做到很大，不能实现网络中多种通信量和拓扑的融合。而仿真模拟的方法可以弥补前两种方法的不足，它采用计算机程序对网络进行模型化，通过程序的运行模拟仿真网络的运行过程。仿真模拟法利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，通过建立网络设备和网络链路的统计模型，模拟网络流量的传输，从而获取网络设计及优化所需要的网络性能数据。NS2【2】是一个面向对象、可扩展的离散事

3、件驱动的网络仿真器，其核心部分是一个离散事件模拟引擎。Ns2仿真器具有强：大的数据处理功能，可扩展性强，执行效率高，且仿真结果的可靠性高。Ns2支持TCP、U】)P等传输层网络协议，可以模拟网络数据传输如FTP、cBR等以及路由队列的管理机制如DmpTail，RED和CBQ等。同时，NS2可以进行无线通信网络和卫星网络进行仿真。NS2中并未直接提供性能分析工具，但是NS2会将仿真过程中的封包事件进行记录【3】，本文以此为据，通过对其进行数据采集来完成性能分析。封包事件记录每条由11个字段构成，字段含义从左到右依次为：(1)封包事件发生原因：“r”表示接收封包，“+”表示封包入队、”．”表

4、示封包出队、“d”表示丢弃封包；(2)事件发生的时间；(3)发生地点；(4)封包类型；(5)封包大小：(6)封包标志标注；(7)封包数据流归属；(8，9)源端、目的端；(10，11)封包序号、封包ID。为了便于执行分析，我们将上述记录文件分割为接收端和发送端两个部分，其中发送端包含：序号、时间、和封包大小，接收端包含序号、传送时间、到达时间、封包延迟时间、封包大小。2．性能分析指标常用的网络性能分析指标【4】有吞吐量、丢包率、抖动率等，具体内容说明如下：(1)吞吐量定义为在一个时隙内成功发送的数据包数量，一般指链路上所有通信数据总的传输速率，计算时采用接收的封包总大小除以所花费的时间即可

5、；(2)丢包率是指测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率，计算采用发送端的封包数量减去接收端封包数量并除以封包总数；(3)抖动率是网络延迟的变化量，它是由同一应用的任意两个相邻数据包在传输路由中经过网络延迟而产生，计算采用封包延迟时间差距除以封包序号差距得到，计算公式如下：J撕：坚竺堕立型竺型二当竺竺!二!兰!!堕：±塑壁=±兰堕!J—l-一I3．实验拓扑实验网络环境(图1)包括两个传输节点sl和s2，路由器r和数据接收端d。sl到r之间和s2到r之间的网络带宽都是2Mbps，传递时延为10ms。网络中的带宽瓶颈在r和d之间，带宽为1．7Mbps，传递时延为20ms。所有链路管理机制

6、都采用DropTail，r到d之间的最大队列长度是10个封包。s1与d之间会有一条F11P联机，另外，s2到d之间有一条CBR【3】联机，其传送速度为lMbps，每一个封包大小为1KB。flp-nodelr酉ficIrace‰9＼刚■伽s竹Mbp沛。／蚍≥rHo≯jnu．udp／盟≤Mbpslorns＼川I。h，／图l实验拓扑图4．性能分析我们假设CBR数据流持续时间从0．1秒到4．5秒，FTP数据流持续时间从1．0到4．0秒。按照上述网络环境编写作者简介：马元飞，男，内蒙古鸟兰察布人，研究生。助教，研究方向：计算机网络。一39—I学术探讨网络与通信TcL程序代码，并在Ns2中仿真执行，

7、得到sdudp(发送端s2)，rd_udp(接受端d)两个记录文件。我们以这两个文件为数据样本，针对cBR，完成性能分析。本文性能分析关注点有3个方面：丢包率、抖动率、吞吐量。(1)丢包率计算。从sdudp文件中，可以得知共有550条记录(550行)：从rdudp文件中，可以得知共有542笔记录，所以共有8个封包遗失，因此udp封包遗失率为8／550=1．45％．(2)抖动率计算。计算采用AwK【5】脚本语言编写，脚本代码如下：黼执