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1、第20卷第10期计算机仿真2003年10月文章编号:1006-9348(2003)10-0089-03网络仿真的研究1,212侯宗浩,王秉康,黄泳翔(1.第四军医大学西京医院信息科,陕西西安710032;2.西安交通大学计算机系新型机所,陕西西安710049)摘要:该文研究了网络仿真软件的发展背景及国内外研究现状,描述了网络仿真的一般步骤,分析了网络仿真软件的原理及其基本组成,并对当前最为流行的仿真软件OPNET和NS2的特点做了简要的介绍。关键词:网络仿真;仿真;软件中图分类号:TP391.9文献标识码:A1简介但取决于系统本身,还和系统上运行的工作负荷等多种因
2、素网络仿真是一个很有用的网络研究工具,它以系统理有关;历史数据往往是仿真的数据来源之一,实时网络数据论、形式化理论、随机过程和统计学理论、优化理论为基础。的采集可以为优化网络性能提供第一手的资料,模拟产生的在设计阶段,仿真方法可提供一个虚拟模型来预测并比较各数据必须考虑到多种随即因素的综合作用,涉及到多类分种方案的性能;运行阶段,通过对不同环境和工作负荷的分布。析和比较,来优化系统的性能。在某些情况下,仿真是唯一早期的网络仿真系统多采用通用程序设计语言,由于计可行的方法和技术。仿真方法的抽象化程度比数学分析方算机网络系统的复杂性和对数据的苛刻要求,使得设计难度法低
3、,耗费的时间比测量技术少,其低成本和有效性是其他非常之大,由此引发了对面向过程、面向事件和面向对象的传统方法不可替代的。随着网络新技术的不断出现和数据仿真工具的开发。目前所实施的仿真,多采用此类工具。网络的日趋复杂,对网络仿真技术的需求必将越来越迫切,通过模型的运行和结果的展示,可以得到仿真的结果。网络仿真的应用也将越来越广泛,网络仿真技术已成为研实际上,上述过程是一个需要不断修改和完善的过程。究、规划、设计网络不可缺少的工具。需要指出的一点是:网络仿真模型并不是越详细越好,详细从80年代开始,在美国等发达国家就一直致力于开发意味着需要更多的参数,无用的参数可能使
4、仿真结果变得不商业和非商业用途的网络仿真产品。近年来,我国的网络仿准确,另外,详细的模型会使系统的处理效率下降。因此,在真研究和应用得以发展。1997年,CERNET网络中心开始开建模过程中,选择合理的仿真层次非常重要。发自己的网络仿真软件;1998年后,我国多家单位陆续引进OPNET网络仿真软件,用于网络协议开发、网络规划设计和3仿真软件设计原理应用的研究。网络仿真是随机离散事件仿真的一种。离散事件仿真就是按离散事件发生的先后顺序对事件进行排序,并通过事2网络仿真的一般步骤件发生时对系统状态的影响来模拟实际系统的运行特性的。一个完整的仿真一般要经过问题定义、建模
5、、模型确认、随机离散事件是系统状态发生变化的原因,它们是离散系统数据采集、程序编制和验证、模型运行和结果展示等一系列仿真中最基本的要素。环节。仿真过程中通常都有两类实体:固定实体和流动实体。通过问题定义,可以更进一步的明确仿真的目的和要固定实体是仿真过程中始终存在的实体,用于接受或拒绝流求。动实体的进入,对于进入的流动实体,需按照特定的逻辑或网络仿真模型是仿真系统的核心,它是对真实网络系统数学关系,对其做排队、转移、逗留或处理,从而使流动实体的简化,必须包含决定网络系统本质属性的主要因素及其逻按所需的要求在模型中流动;流动实体是仿真所处理的对辑关系,使模型具有很好
6、的代表性。建模和模型的验证是两象,它服从一定的概率分布,从系统外部输入系统,在仿真模个技术性很强的工作。型的框架结构中运动,每当到达或离开模型中某一固定实体模型确认一般有三种途径:专家分析;对模型假设的检时,就触发各项离散事件。网络仿真中,典型的固定实体包验;初步仿真结果与真实系统的一致性比较等。括网络设备和协议等,流动实体指各种数据包等。数据采集是网络仿真的一个重要方面。系统的性能不网络仿真软件的实现原理如图1所示,其基本组成及其解释如下:收稿日期:2002-08-211)未来事件列表—89—它记录着已发生事数。伪随机数一般足以满足工程上使用的需要。件所触发的所
7、有未来事当算法导致一个重复值时,就开始循环,即出现所谓的件及其发生时刻。也即“退化”。为产生近似于所要分布且具有独立性的随机数流,它是将要发生的事件的必须仔细的设计算法,并严格的统计检验算法,防止退化。列表。某一随机事件的6)仿真结果的输出和分析执行,必将引起系统的进行数据的汇总和计算,反映事件发生前后的变化情况状态发生变化,并引起等。提供仿真结果的展示,可以以图表、图形、动画等,复杂新的未来离散事件的产系统的分析用到人工智能技术。生。未来事件表是仿真7)其他:如初始化进程,用户参数的输入,仿真跟踪子程时钟推进的依据,也是序,动态内存管理子程序等。离散事件按正确顺
8、序排以上七
