ns-3环境搭建与测试

实验 4-NS-3 环境搭建与测试 姓名： 学号： 一、 目标任务 任务一 NS-3 安装与使用。 通过运行“./test.py -c core”脚本进行 ns-3 软件包单元测试。 任务二 测试运行实例程序。 分别运行 first.cc second.cc third.cc 二、 编程语言 C+ 三、 关键代码 1. First.cc /头文件声明 #include “ns3/core-module.h“ #include “ns3/network-module.h“ #include “ns3/Internet-module.h“ #include “ns3/point-to-point-module.h“ #include “ns3/applications-module.h“ /namespace 的声明 using namespace ns3; /声明了一个叫 FirstScriptExample 的日志构件，通过引用 FirstScriptExample 这个名字 的操作， /可以实现打开或者关闭控制台日志的输出。 NS_LOG_COMPONENT_DEFINE (“FirstScriptExample“); int main (int argc, char *argv) Time:SetResolution (Time:NS); /下面两行脚本是用来使两个日志组件生效的。它们被内建在 Echo Client 和 Echo Server 应用中 /设置日志为 LOG_LEVEL_INFO 级别 LogComponentEnable (“UdpEchoClientApplication“, LOG_LEVEL_INFO); LogComponentEnable (“UdpEchoServerApplication“, LOG_LEVEL_INFO); /*网络拓扑部分 */ /创建 ns3 节点对象，它们在仿真中代表计算机 NodeContainer nodes; /声明了一个名为”nodes”的 NodeContainer nodes.Create (2); /调用了 nodes 对象的 Create()方法创建了两个节点 /构建一个点到点的连接 /使用 PointToPointHelper 来配置和连接 ns-3 的 PointToPointNetDevice 和 PointToPointChannel 对象 PointToPointHelper pointToPoint; /在栈中初始化了一个 PointToPointHelper 的对象 PointToPoint pointToPoint.SetDeviceAttribute (“DataRate“, StringValue (“5Mbps“); /创建一个 PointToPointNetDevice 对象时使用 “5Mbps“来作为数据速率 pointToPoint.SetChannelAttribute (“Delay“, StringValue (“2ms“); /使用“2ms“ （2 毫 秒）作为每一个被创建的点到点信道传输延时值 /完成设备和信道的配置 NetDeviceContainer devices; devices = pointToPoint.Install (nodes); /安装 PointToPointHelper 对象和点到点网络设备的网络协议栈 InternetStackHelper stack; stack.Install (nodes); /为节点上的设备设置 IP 地址 /地址分配默认是从 1 开始并单调的增长，所以在这个基础上第一个分配的地址会是 10.1.1.1，紧跟着是 10.1.1.2 等等 Ipv4AddressHelper address; /声明了一个地址生成器对象 address.SetBase (“10.1.1.0“, “255.255.255.0“); /使用 Ipv4interface 对象将一个 IP 地址同一个设备关联起来 Ipv4InterfaceContainer interfaces = address.Assign (devices); /*网络拓扑部分结束 */ /*应用程序 部分*/ /在我们之前创建的节点上设置一个 UDP 回显服务应用 UdpEchoServerHelper echoServer (9); /声明了 UdpEchoServerHelper，用来帮助创 建真正应用的对象 /ApplicationContainer 的方法 Start 和 Stop 来设置时间点 /使 echo 服务应用在 1s 时开始（生效）并在 10s 时停止（失效） ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install (nodes.Get (1); serverApps.Start (Seconds (1.0); serverApps.Stop (Seconds (10.0); /使用 UdpEchoClientHelper 来管理 UdpEchoClientApplicationecho，设置客户端的应 用 UdpEchoClientHelper echoClient (interfaces.GetAddress (1), 9);/创建了一个生成器并告 诉它设置客户端的远端地址为服务器节点的 IP 地址。 /我们同样告诉它准备发送第二个数据包到端口 9。 echoClient.SetAttribute (“MaxPackets“, UintegerValue (1); /告诉客户端我们所允许它 在模拟期间所能发送的最大数据包个数 echoClient.SetAttribute (“Interval“, TimeValue (Seconds (1.0); /告诉客户端在两个数 据包之间要等待多长时间 echoClient.SetAttribute (“PacketSize“, UintegerValue (1024); /告诉客户端它的数据包 应该承载多少数据 /告诉 echo 客户端何时来开始和停止 ApplicationContainer clientApps = echoClient.Install (nodes.Get (0); clientApps.Start (Seconds (2.0); clientApps.Stop (Seconds (10.0); /*应用 程序部分结束*/ Simulator:Run (); /运行 模拟器 Simulator:Destroy (); /销毁所有被创建的对象 return 0; 2. Second.cc #include “ns3/core-module.h“ #include “ns3/network-module.h“ #include “ns3/csma-module.h“ #include “ns3/internet-module.h“ #include “ns3/point-to-point-module.h“ #include “ns3/applications-module.h“ #include “ns3/ipv4-global-routing-helper.h“ / Default Network Topology 拓扑分布 / / 10.1.1.0 / n0 - n1 n2 n3 n4 / point-to-point | | | | / = / LAN 10.1.2.0 /n0 和 n1 实现点到点通信，n1n4 是个 csma 有线局域网。网络可以实现 n0 经由 n1， 和 n4 进行通信。 using namespace ns3; NS_LOG_COMPONENT_DEFINE (“SecondScriptExample“);/定义日志组件 int main (int argc, char *argv) bool verbose = true;/定义 bool 变量用于决定是否开启日志组件，默认开启 uint32_t nCsma = 3;/变量，用于定义 csma 网络中有多少个 node CommandLine cmd; cmd.AddValue (“nCsma“, “Number of “extra“ CSMA nodes/devices“, nCsma); cmd.AddValue (“verbose“, “Tell echo applications to log if true“, verbose); /命令行参数，设置是否开启 logging cmd.Parse (argc,argv); if (verbose) LogComponentEnable (“UdpEchoClientApplication“, LOG_LEVEL_INFO); LogComponentEnable (“UdpEchoServerApplication“, LOG_LEVEL_INFO); nCsma = nCsma = 0 ? 1 : nCsma; /*网络拓扑部分*/ /p2p 链路的两个节点创建 NodeContainer p2pNodes; p2pNodes.Create (2); /创建 csma 网络节点 NodeContainer csmaNodes; csmaNodes.Add (p2pNodes.Get (1);/将 p2p 节点 1 加到 csma 网络中 csmaNodes.Create (nCsma); /设置 p2p 传输速率和信道延迟 PointToPointHelper pointToPoint; pointToPoint.SetDeviceAttribute (“DataRate“, StringValue (“5Mbps“); pointToPoint.SetChannelAttribute (“Delay“, StringValue (“2ms“); /安装 p2p 网卡到 p2p 网络节点 NetDeviceContainer p2pDevices; p2pDevices = pointToPoint.Install (p2pNodes); /设置 csma 传输速率和信道延迟，注意传输速率有 channel 指定，而非 device 属性。 （CSMA 不允许同一信道上有多个不同数据率的设备） CsmaHelper csma; csma.SetChannelAttribute (“DataRate“, StringValue (“100Mbps“); csma.SetChannelAttribute (“Delay“, TimeValue (NanoSeconds (6560); NetDeviceContainer csmaDevices; csmaDevices = csma.Install (csmaNodes); /安装协议 InternetStackHelper stack; stack.Install (p2pNodes.Get (0);/p2p 的 n0 节点，n1 节点在 csma 网络中安装协议栈 stack.Install (csmaNodes); Ipv4AddressHelper address; address.SetBase (“10.1.1.0“, “255.255.255.0“); Ipv4InterfaceContainer p2pInterfaces; p2pInterfaces = address.Assign (p2pDevices); address.SetBase (“10.1.2.0“ , “255.255.255.0“); Ipv4InterfaceContainer csmaInterfaces; csmaInterfaces = address.Assign (csmaDevices); /*应用程序部分*/ UdpEchoServerHelper echoServer (9);/服务器端口号 /将 server 服务器安装在 csma 网络的 n4 节点。假定 nCsma=3 ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install (csmaNodes.Get (nCsma); serverApps.Start (Seconds (1.0); serverApps.Stop (Seconds (10.0); UdpEchoClientHelper echoClient (csmaInterfaces.GetAddress (nCsma), 9);/设定远程服 务器的 IP 地址和端口号 echoClient.SetAttribute (“MaxPackets“, UintegerValue (1); echoClient.SetAttribute (“Interval“, TimeValue (Seconds (1.0); echoClient.SetAttribute (“PacketSize“, UintegerValue (1024); ApplicationContainer clientApps = echoClient.Install (p2pNodes.Get (0); clientApps.Start (Seconds (2.0); clientApps.Stop (Seconds (10.0); /*建立网络路由*/ Ipv4GlobalRoutingHelper:PopulateRoutingTables (); /*开启 pcap 追踪*/ /开启 p2pHelper,csmaHelper 类对象的 pcap pointToPoint.EnablePcapAll (“second“); csma.EnablePcap (“second“, csmaDevices.Get (1), true); Simulator:Run (); Simulator:Destroy (); return 0; 3. thid.cc #include “ns3/core-module.h“ #include “ns3/point-to-point-module.h“ #include “ns3/network-module.h“ #include “ns3/applications-module.h“ #include “ns3/wifi-module.h“ #include “ns3/mobility-module.h“ #include “ns3/csma-module.h“ #include “ns3/internet-module.h“ / Default Network Topology 网络拓扑 / / Wifi 10.1.3.0 / AP / * * * * / | | | | 10.1.1.0 / n5 n6 n7 n0 - n1 n2 n3 n4 / point-to-point | | | | / = / LAN 10.1.2.0 /n0,n5-n7:wifi 网络，n0 为 AP，n5,n6,n7 为无线 STA； n0 和 n1：p2p 通信； n1- n4：csma 网络。示例中实现了节点 n7 和 n4 通信。 using namespace ns3; NS_LOG_COMPONENT_DEFINE (“ThirdScriptExample“); int main (int argc, char *argv) bool verbose = true;/用于是否启用 logging 组件 uint32_t nCsma = 3;/设置 nCsma 和 nWifi 的额外 STA 个数 uint32_t nWifi = 3; CommandLine cmd; cmd.AddValue (“nCsma“, “Number of “extra“ CSMA nodes/devices“, nCsma); cmd.AddValue (“nWifi“, “Number of wifi STA devices“, nWifi); cmd.AddValue (“verbose“, “Tell echo applications to log if true“, verbose); cmd.Parse (argc,argv); if (nWifi 18) std:cout 四、 实验结果与分析 任务一： 1 使用 build.py 编译 图 1 build.py 编译结果 2.运行“ ./test.py -c core”脚本进行 ns-3 软件包单元测试 命令：./test.py -c core 图 2 ./test.py -c core 编译结果 任务二： 1.运行 first.cc 图 3 first.cc 运行结果 2.运行 second.cc 图 4 second.cc 运行结果 3.运行 third.cc 图 5 third.cc 运行结果 通过该例子，我们来看看两个基本概念：拓扑生成器类和 Applications 类 (1)拓扑生成器 NodeContainer 类： 节点概念是我们的一个关键抽象概念。节点代表一台能够加入诸如协议栈，应用以及外 设卡等等的东西的计算机。NodeContainer 的拓扑生成器提供一种简便的方式来创建、管 理和使用任何节点对象，我们用这些节点来运行模拟器。 PointToPointHelper 类： PointToPointHelper 被用来做关于创建，配置和安装设备的工作。在这个脚本中仅需使 用 PointToPointHelper 来配置和连接 ns-3 的 PointToPointNetDevice 和 PointToPointChannel 对象。 字符串“DataRate” 与 PointToPointNetDevice 的一个属性相对应，PointToPointChannel 也 有一个 Delay 属性。 NetDeviceContainer 类： PointToPointHelper 的 Install()方法以一个 NodeContainer 对象作为一个参数。在 Install() 方法内，一个 NetDeviceContainer 被创建了。对于在 NodeContainer 对象中的每一个节点 （对于一个点到点链路必须明确有两个节点)，一个 PointToPointNetDevice 被创建和保存在 设备容器内。一个 PointToPointChannel 对象被创建，两个 PointToPointNetDevices 与之连 接。当 PointToPointHelper 对象创建时，那些在生成器中就被预先地设置的属性被用来初 始化对象对应的属性值。 当调用了 pointToPoint.Install(nodes)后，我们会有两个节点，每一个节点安装了点到点 网络设备，在它们之间是一个点到点信道。两个设备会被配置在一个有 2 毫秒传输延时的 信道上以 5M 比特每秒的速率传输数据。 Inter