آشنایی با ساختار و نحوه عملکرد نرم افزار شبیه سازی شبکه

موضوع : آشنایی با ساختار و نحوه عملکرد نرم افزار شبیه سازی شبکه

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

. مقدمه
1-1 هدف
NS شبيه‏سازي شئ گراست كه بصورت گسسته مبتني بر رويدادها شبكه را شبيه سازي مي‏كند، اين برنامه در دانشگاه بركلي با زبانهاي C++ و Otcl ايجاد شده و بسط يافته است. NS اساساً براي پياده‏سازي شبكه‏هاي محلي و گسترده مفيد مي‏باشد. هرچند استفاده از NS براي افرادي كه با اصول شبيه‏سازها آشنا هستند ساده خواهد بود اما بكارگرفتن اين برنامه براي كاربران مبتدي استفاده از شبيه سازها كاملاً دشوار است زيرا تعداد وستندات و راهنماهاي مناسب براي كاربران مبتدي بسيار اندك مي‏باشد. با وجود اين مستندات زيادي وجود دارد كه بوسيلة افراد حرفه‏اي در شبيه سازي براي كاربران حرفه‏اي NS نوشته شده است. هدف از اين نوشته ارائة برخي ايده از چگونگي عملكرد شبيه سازها، راهنمايي براي توسعه و ادامة راه، آشنايي با اجزاي شبكه در كدهاي شبيه ساز، چگونگي ايجاد اجزاي شبكة جديد و …. مي‏باشد. عمدة مطالب با پرداختن به مثالهاي ساده و توضيحات مختصر مبتني بر تجربيات مختلف بيان شده است.
2-1 نماي كلي
NS يك شبيه ساز رويدادگراست كه در دانشگاه بركلي براي شبيه‏سازي شبكه‏هاي مبتني بر IP ايجاد گرديده. در اين شبيه ساز پروتكلهاي شبكه از قبيل TCP  و UDP ، رفتار منابع ترافيك زا مانند Ftp ، Telnet و Web ، مكانيزم مديريت صف در مسيريابها از قبيل DropTail ، RED و CBQ ، الگوريتمهاي مسيريابي مانند Dijkestra و …. قابل اجرا مي‏باشند. همچنين در NS، ارسال چندتايي (Multicast) و برخي از پروتكلهاي لاية فيزيكي براي شبيه سازي LANها نيز قابل اجرا مي‏باشند. پروژة NS در حال حاضر بخشي از پروژة VINT مي‏باشد كه ابزارهايي را براي نمايش نتايج شبيه سازي، آناليز و تبديل توپولوژهاي شبكه ايجاد كرده و توسعه مي‏دهد. توسعة VINT از طريق توليد كننده‏هايي كه بخوبي توانايي بكارگيري NS را دارند. NS رايج كنوني در محيط C++  و Otcl ( Otcl يك زبان اسكريپت با الحاقات شئ گراست كه در MIT ايجاد شده است)، نوشته شده و در دسترس مي‏باشد. در اين مقاله در مورد ساختار NS مختصري بحث مي‏شود اما چگونگي استفادة بيشتر از NS بطور جزئي با مثالهايي توضيح داده خواهد شد.
شكل 1: NS از ديدگاهي ساده شده براي كاربر
همانگونه كه در شكل 1 نشان داده شده است از ديدگاهي ساده شده براي كاربر، NS مفسر اسكريپت TCL  بصورت شئ گراست كه داراي يك فهرست كنندة رويدادهاي شبيه سازي و كتابخانة Object هاي اجزاء شبكه و كتابخانه‏هاي راه‏اندازي و تنظيم شبكه مي‏باشد. بعبارت ديگر براي استفاده از NS شما در زبان اسكريپت Otcl برنامه مي‏نويسيد. براي تنظيم و راه‏اندازي شبكه، كاربر بايد اسكريپت  Otcl بنويسد كه يك فهرست كنندة رويداد (زمانبند) را ايجاد كند، براي تنظيم كردن توپولوژي‏هاي شبكه از Objectهاي شبكه و توابع موجود در كتابخانه‏ها و بيان منابع ترافيك زا در هنگام شروع و توقف انتقال بسته‏ها از طريق زمانبند رويدادها استفاده مي‏شود. لغت عمودي براي تنظيم شبكه استفاده شده است چون تنظيم نمودن شبكه بصورت عمودي (عمقي) امكان مسيرهاي داده را از ميان Objectهاي شبكه بوسيلة تنظيم اشاره‏گر از يك Object به آدرس Object ديگر، فراهم مي‏كند. هنگاميكه يك كاربر بخواهد يك Object شبكة جديد ايجاد كند بسهولت مي‏تواند با نوشتن يك Object جديد يا ايجاد يك Object  مركب از كتابخانة Object يك Object جديد ايجاد نمايد و جريان داده را از طريق Objectها برقرار سازد.
از اجزاء مهم NS در كنار Objectهاي شبكه زمتنبند رويدادهاست. هر رويداد در NS يك ID منحصر بفردي با زمان تنظيم شده‏ براي هر بسته است كه به يك Object كه رويدادها را موجب مي‏شود، اشاره مي‏كند. در NS يك زمنبند رويداد، زمان شبيه سازي و شروع همة رويدادها را نگه مي‏دارد. اجزاء شبكه از طريق ارسال بسته‏ها با يكديگر ارتباط برقرار مي‏كنند، هرچند كه اين امر موجب مصرف زمان حقيقي شبيه سازي نمي‏شود. همة اجزاء شبكه بخشي از زمان شبيه سازي را صرف بكاربردن بسته‏ها مي‏كنند. براي مثال سوئيچي در شبكه كه با 20 ميكروثانيه تاٌخير خروج يك رويداد براي يك بسته شبيه سازي شده‏است، در جدول زمانبندي تاٌخير هر رويداد براي آن 20 ميكروثانيه تنظيم گرديده، زمانبند بعد از 20 ميكروثانيه رويداد را از صف خارج كرده و آنرا به عنصر سوئيچ ارسال مي‏كند، كه آنهم بعد بسته را يك عنصر مرتبط خروجي مشخص ارسال مي‏نمايد. استفادة ديگري كه از زمانبند رويداد مي‏شود بعنوان تايمر است. براي مثال TCP نيازمند يك تايمر براي نگهداري زمان سرآمدن انتقال بسته‏ها مي‏باشد. تنها تفاوت بين تايمرها و زمانبندها، آنست كه تايمر مقدار زمان مرتبط با يك بسته را اندازه‏گيري مي‏كند و يك عمل خاص را به آن بسته بعد از سپري شدن يك زمان مشخص نسبت مي‏دهد.
NS نتنها در Otcl بلكه در C++ نيز نوشته شده است. بدليل كارآمد بودن، NS مسيرهاي عبوري داده‏ها را از مسيرهاي عبوري كنترلي تفكيك ساخته است. بخاطر كاهش دادن بسته‏ها زمان پردازش رويدادها (نه زمان شبيه سازي)، زمانبند و Object هاي اجزاي شبكة اصلي در مسير داده‏ها با زبان C++ نوشته و كمپايل شده‏اند. اين Objectهاي كمپايل شده از طريق يك اتصال Otcl در دسترس مفسر Otcl قرار گرفته‏اند كه هر اتصال Otcl يك Otcl Object جفت براي هر C++ Object ايجاد كرده و توابع كنترلي را مي‏سازند. متغيرهاي قابل تنظيم مشخص شده با Objectهاي C++ بعنوان توابع و متغيرهاي عضو Objectهاي Otcl مخابره شده عمل مي‏كنند. بدين طريق كنترل Objectهاي C++ به Otcl واگذار شده است. همچنين افزودن توابع عضو و متغيرها به يك اتصال C++ در Otcl Object امكانپذير است.
نيازي به كنترل كردن Objectهاي C++ در شبيه سازي نمي‏باشد بعلاوه يك Object (نه در مسير داده‏ها) بطور كامل مي‏تواند در Otcl اجرا شود.
فهرست عناوين
   عنوان      صفحه
1 مقدمه    1      
1-1 هدف        1   
2-1 نماي كلي  1
2 مباني NS    5
1-2 Otcl زباني براي استفادة كاربر5
2-2 مثال ساده‏اي از شبيه‏سازي     7
3-2 زمانبند رويداد       12
4-2 اجزاي شبكه         14
5-2 بسته      17
3 بعد از شبيه‏سازي       19
1-3 مثالي از تحليل رديابي         19
4 توسعة NS22
1-4 در كجا بدنبال چه چيزي باشيم؟        22
2-4 اتصال Otcl      23
5 ارائة چند مثال           25
1-5 LAN25
2-5 Multicasting   25
3-5 Web Server     26