TCP和UDP模型实验

1、三 TCP 舆 UDP 模*蜘目的瞭解如何在NS2建立TCP速典UDP o如何把模摄遏程输出到案，最彳爰藉由工具的分析把结果示出来。背景知NS2 路模摄程式(TCL scrii的)架大致上都如下面程式所示，所以在未来 的胃愈都畲有似底下的程式碉。# #以下的文字是ffiK明，所以NS2不畲幸丸行此行#走生一侗模摄的物件 set ns new Simulator#定羲一彳固皇吉束的程序proc finish ( (exit 0#底下可以新增一些如别罔路架横和雁用程式言殳定的程式碉#在遒富的畤去呼叫finis程序，以结束模摄，底下的例子是在第5秒的畤候$ns at 5.0 finish#始幸丸行模

2、摄$ns run步眯在Bfis中，将以一firns的路璘境舄簸例，者如何在模痍结束彳免 使用一些工具(&可虻xgraph和gnuplo琛分析和呈现模强繇吉果，呈现的效能言平比 指檬包括了端黑占到端黑占的延理(End-to-EncDelay抖重力率(Jitter封包遣失率 (PacketLoss和吞吐量(Throughput)分析所探用的方法剧是去分析路模摄遏程 言己导耕蚩(traffic trac的方式。一、别罔路模摄簸例模摄的路架BoBfi路的璘境包含了丽侗僖输筋黑占s 1和s2,路由器r,和资料接收端d。 si到r之典s2到r之的路原宽都是2Mbps,僖遁延理畤是10ms。路 架不啻中的步

3、宽瓶是在r到d之,步宽舄1.7Mbps,僖遁延理的B寺舄20ms。 所有路的管理檄制都是探用DropTail且r到d之的最大彳宁列辰度(queue limit) 是10侗封包的辰度。在si到d之畲有一 FTP的速富泉，FTP雁用程式是架横 在TCP之上，所以在舄模摄璘境的描述志吾言的畤候，必需先建立一条TCP的速 富泉，因此在来源端s1上使用TCP agents生”tcT来畿送TCP的封包；在目的 地d使用TCPsinkagen娃生” sin”来接受TCP的资料，亚逐生回覆封包(ACK) 回僖送端，最彳爰把接收的TCP封包弟睾放。另外，遢硝要把BWfi agent起来 (connect) 富泉

4、才能建立。若是没有额外的S定, TCP封包的辰度舄1 Kbytes此外，若想查看NS2 模才疑参青攵内定值言殳定，可以在ns-allinone-2.29ns-2.2目tC亦的bns-default.tcl 找到 另外 在s2到d之有一条固定的僖输速率的(Constant Bit，RCBR), CBR雁用程式是架木啻在UDP之上，因此必需在s2使用UDP agent来逐生” udp” 用来畿送UDP封包，在d上使用Null ageiB生” sin”以接收由s2僖送遏来 的UDP封包，然彳爰再把接收的封包弟睾放。CBR的僖送速度舄1Mbps,每一侗封 包大小舄1Kbytes CBR是在0.1秒翅始

5、僖送，在4.5秒结束僖输;FTP是在1.0 秒始僖送，4.0秒束僖输。TCL 程式碣。(book/lab3/lab3.tcl) # B生一侗模摄的物件 set ns new Simulator#金偿寸不同的资料流定羲不同的色，是是要备合NAM用的$ns color 1 Blue$ns color 2 Red#启攵一彳固NAM言己导耕富set nf open out.nam w$ns namtrace-all $nf#启攵一侗模摄遏程言*耕蚩，用来言*录封包僖送的遏程set nd open out.tr w$ns trace-all $nd#定羲一彳固皇吉束的程序proc finish ( (g

6、lobal ns nf nd$ns flush-traceclose $nfclose $nd#以背景幸丸行的方式去幸丸行NAMexec nam out.nam &exit 0#!生僖输筋黑& s的id舄0, s的id舄1set si $ns nodeset s2 $ns node#走生路由器筋黑&的id舄2set r $ns node#走生资料接收筋黑& cffiid舄3set d $ns node#s1-rK路具有2Mbps的步宽，10ms的僖遁延理B寺蜀DropTai的彳宁列管理方式 #s2-S3B路具有2Mbps的步宽，10ms的僖遁延理B寺,DropTai的宁列管理方式 #r-d的路

7、具有1.7Mbps的步宽,20ms的僖遁延理B寺,DropTai的宁列管理方式$ns duplex-link $s1 $r 2Mb 10ms DropTail$ns duplex-link $s2 $r 2Mb 10ms DropTail$ns duplex-link $r $d 1.7Mb 20ms DropTail 蜻殳定r到d之的Queue Limi：B 10侗封包大小 $ns queue-limit $r $d 10 #殳定筋黑占的位置，是是要备合NAM用的$ns duplex-link-op $s1 $r orient right-down $ns duplex-link-op $s

8、2 $r orient right-up $ns duplex-link-op $r $d orient right#ffl r到d之 queue的燮化，是是要 NAM用的 $ns duplex-link-op $r $d queuePos 0.5#建立一4条TCP的速set tcp new Agent/TCP$ns attach-agent $s1 $tcpset sink new Agent/TCPSink$ns attach-agent $d $sink$ns connect $tcp $sink#在NAM中，TCP的速畲以蓝色表示$tcp set fid_ 1#在TCP速之上建立FTP

9、雁用程式 set ftp new Application/FTP $ftp attach-agent $tcp$ftp set type_ FTP#建立一4条UDP的速set udp new Agent/UDP$ns attach-agent $s2 $udpset null new Agent/Null$ns attach-agent $d $null$ns connect $udp $null#在NAM中，UDP的以航色表示 $udp set fid_ 2#在UDP速之上建立CBR雁用程式set cbr new Application/Traffic/CBR$cbr attach-agen

10、t $udp$cbr set type_ CBR蜻殳定僖送封包的大小舄1000 byte$cbr set packet_size_ 1000#殳定僖送的速率舄1Mbps$cbr set rate_ 1mb$cbr set random_ false#殳定FTP和CBR资料僖送始和结束畤$nsat0.1$cbrstart$nsat1.0$ftpstart$nsat4.0$ftpstop$nsat4.5$cbrstop扎结束TCP的速不一定需要舄下面的程式fflSS束速富泉）$ns at 4.5 $ns detach-agent $s1 $tcp ; $ns detach-agent $d $si

11、nk#在模摄璘境中，5秒彳爰去呼叫finish束模（要注意模摄璘境中#的5秒亚不一定等於6祭模摄的畤$ns at 5.0 finish#幸丸行模摄$ns run幸丸行的方法。（曜在cygwin下的提示符号虎）。在幸丸行此TCL script#先逵 入输圈模式。$ startxwin.bat$ ns lab3.tcl 幸丸行的肖言果。在典lab3.tH-fi目导录下畲走生一侗out.t模凝遏程言*耕富)和一侗out.nam(NAM 言*耕款，另外WffiWfi新视窗，如下圈所示。幸引行NAM，暮邸察路模摄的遏程。箱按左上圈中的上J)快速退彳爰退彳爰停止卿台快速前逵目前8放畤til/行畤的指金十S

12、1 S2 r d彳宁列状熊二、分析模摄结果模摄遏程言*耕蚩内容典格式模摄结束彳爰，除了使用NAM暮晃看模摄的遏程，另外就是要使用模摄遏程言己 导耕蚩去做一些敷值的分析，因此BfiEB很重要，所以需要好好的先瞭解是些 言*耕蚩中言*录的格式。以下是out.!的部份言己导录。+0.112cbr1000-1.03.1000.112cbr1000-1.03.100+0.10812cbr1000 -1.03.1110.10812cbr1000 -1.03.111r0.11412cbr1000 -1.03.100+0.11423cbr1000 -1.03.1000.11423cbr1000 -1.03.1

13、00+0.11612cbr1000 -1.03.1220.11612cbr1000 -1.03.122r0.12212cbr1000 -1.03.111+0.12223cbr1000 -1.03.111BfiEB的格式如下:eventtimefrom nodeto nodepkttypepktsizeflagsfidsrc addrdst addrseqnumpkt idr： receive (at to_node)+: enqueue (at queue)-：dequeue (at queue)src_addr node.portd: drop (at queue)dst_addr node

14、.port每一言*录的始都是封包事件畿生的原因，若是r”剧表示封包被某侗 筋黑占所接收；若是+”剧表示逵入了彳宁列；若是”-“剧表示雕彳宁列；若 是” d”剧表示封包被宁列所丢。接著的第二侗椭位表示的是事件畿生的畤 电椭位三和椭位四表示事件畿生的地黑占徂from nod到to nod;)椭位五表示封 包的型熊；椭位六是封包的大小，椭位七是封包的旗檬檬言主；椭位八表示封包是 屠於哪一侗资料流；椭位九和椭位十是表示封包的来源端和目的端，是丽侗椭位 的格式是a.b a代表筋黑占褊号虎，b表示埠号虎(port number)位十一表示封包的序 号虎；椭位十二表示封包的id以前面模摄遏程言*耕蚩的第一舄

15、例，意思就是有一侗封包pakcetid舄0,资料流id舄2,序号虎舄0,辰度舄1000 bytes型熊舄CBR，它是彳能来源端1.0 要到目的地3.1在畤 0.1秒的畤候，彳建躲占1(s2谁入了筋黑占2(r的宁列中。awkgg言2.1筒介awk是一彳重程式志吾言，具有一般程式言常见的功能。awk志吾言具有某些特 黑&如：使用直g器(Interpreter)不需先行SS；型别之Typeless),可使 用文字富阵列的*票(Associative Array)等，因此，使用awk撰舄程式比起使用其 它吾言更筒深便利且筋省畤。另外，awk遢具有一些内建功能，使得awk擅於 虔理具资料列(Record

16、)、撤位(Field)型熊的资料；最彳爰，awk内建有pipe的功能， 可将虔理中的资料僖送备合外部的Shell命令加以虔理，再将Shell命令虔理彳爰的 资料僖回awk程式，圄固特黑占也使得awk程式很容易使用系统资源。2.2 awl是如何作的舄了便於解弟睾awk程式架横以及相的彳桁吾 以上面路模摄遏程言*耕蚩舄 例加以介矣召。名志司定羲：a资料列：awk 料稽上取的基本罩位，以言己蠲蚩舄例，awk入的 第一资料列舄 ”+ 0.1 1 2 cbr 1000 -2 1.0 3.1 0 0”第二资料列舄 “0.1 1 2 cbr 1000 1.0 3.1 0 0”一般而言，一资料列相富於资料稽上

17、的一行资料。b.制位(Field)舄资料列上被分隔的子字串。以资料列”+ 0.1 1 2 cbr 1000 1.0 3.1 0 0” 舄例，一般而言是以空白字元来分隔相澈的位。二三四五六七八九十十一十二+0.112cbr100091.03.1002富awk 入资料列彳爰，畲把每侗位的值存入位燮敷。位燮宴攵意羲$0舄一字串，其内容舄目刖awk所入的资料列.$1代表$0上第一侗位的资料.$2代表$0上第二制固位的资料.程式主要S：Pattern1( Actions1 Pattern2( Actions2 Pattern3( Actions3 一般常用辱鼾系判新式来富成Pattern例如：x 3用来

18、判新燮敷x是否大於3x = 5用来判新燮敷x是否等於5awk提供c言常见的系算元，如：、=、=、=、！=等等Action是由多awk指令所木啻成，而awk的指令典c志吾言中的指令非常似。IO 指令：print、 printf(、)getline流程控制指令：if ( .) .、elsediile)在awk程式的流程中先判脸斤Patterr的皇吉果，若舄真(True)剧幸丸行相莹寸雁的 Actions若舄假Falser不幸丸行相莹寸的Actions若是虔理的遏程中没有Pattern awk M件的去幸丸行Actions工作流程：幸丸行awk畤，它畲反京复逵行下列四步骤。自重力雀指定的资料稽中取一

19、资料列。自重力更新(Update相的内建燮敷之值。逐次幸丸行程式中 所有的Pattern ( Action)指令。富幸丸行完程式中所有Pattern Acticfife若资料稽中遢有未取的料，剧反 覆幸丸行步骤1到步骤4。awk畲自重力重覆逵行上述的四侗步骤，所以使用者不需在程式中SBfifi圈。2.3 端黑占到端黑占的延S (End-to-End Delay(book/lab3/measure-delay.awk) #是是测量CBR封包端黑占到端黑占延SB寺的awk程式BEGIN (#程式初始化，言殳定一燮敷以言*录目前最高虔理封包的ID。 highest_packet_id = 0;(ac

20、tion = $1;time = $2;from = $3;to = $4;type = $5;pktsize = $6;flow_id = $8;src = $9;dst = $10;seq no = $11;packet_id = $12;脂*录目前最高的packet IDif ( packet_id highest_packet_id ) highest_packet_id = packet_id;脂* 录封包的僖送畤if ( start_timepacket_id = 0 ) start_timepacket_id = time;脂*录 CBR (flow_id=2)ffi接收畤if

21、( flow_id = 2 & action != d ) (if ( action = r ) (end_timepacket_id = time; else (#把不是flow_id=2的封包或者是flow_id=21此封包被drop的B寺言殳舄-1 end_timepacket_id = -1;END (#富资料列全部取完彳爰，始言十算有效封包的端黑占到端黑占延理畤for ( packet_id = 0; packet_id = highest_packet_id; packet_id+ start = start_timepacket_id;end = end_timepacket_i

22、d;packet_duration = end start;织把接收畤大於僖送畤的言*录列出来if ( start cbr_delay幸丸行皇吉果：0.100000 0.0387060.108000 0.0387060.116000 0.0387060.124000 0.0387060.132000 0.0387062.4抖重力率(jitter)book/lab3/measure-jitter.awk)抖重力率就是延理畤燮化量(delay variapc由)於路的流量随畤都在燮化， 富流量大的畤候，多封包就必需在筋黑乩的宁列中等待被僖送，因此每侗封包雀 僖送端到目的地端的畤也就不一定畲相同而是

23、侗不同的差巽就是所言胃的抖重力 率。抖重力率越大，剧表示路越不穗定。#是是测量CBR封包jitt的awk程式# jitter (recvtime(j)-sendtime(j)-(recvtime(i)-sen(其中e ji)i)/(j-i),BEGIN (#程式初始化，言殳定一燮敷以言*录目前最高虔理封包的ID。 highest_packet_id = 0;(action = $1;time = $2;from = $3;to = $4;type = $5;pktsize = $6;flow_id = $8;src = $9;dst = $10;seq_no = $11;packet_id =

24、 $12;脂*录目前最高的packet IDif ( packet_id highest_packet_id ) ( highest_packet_id = packet_id;脂* 录封包的僖送畤if ( start_timepacket_id (= 0 )#言*录下包的seq_nopkt_seqnopacket_id = seq_no;start_timepacket_id = time;脂*录 CBR (flow_id=2)ffi接收畤if ( flow_id = 2 & action != d ) (if ( action = r ) (end timepacket id = time

25、; else (#把不是flow_id二的封包或者是flow_id=2旦此封包被丢的B寺言殳舄-1 end_timepacket_id = -1;END (#初始化jitter算所需燮量last_seqno = 0;last_delay = 0;seqno_diff = 0;#富资料列全部取完彳爰，始r算有效封包的端黑占到端黑占延理畤for ( packet_id = 0; packet_id = highest_packet_id; packet_id+ start = start_timepacket_id;end = end_timepacket_id;packet_duration =

26、 end start;织把接收畤大於僖送畤的言*录列出来if ( start cbr_jitter 幸丸行皇吉果：0.100000 0.0000000.108000 0.0000000.116000 0.0000002.5 封包遣失率(packet loss)book/lab3/measure-loss.awk)#是是测量CBR封包遣失率的awk程式BEGIN (#程式初始化信殳定一燮敷言己金录packed drop的敷目 fsDrops = 0;numFs = 0;(action = $1;time = $2;from = $3;to = $4;type = $5;pktsize = $6;

27、flow_id = $8;src = $9;dst = $10;seq_no = $11;packet_id = $12;充言十彳能n1送出多少packetsif (from=1 & to=2 & action = +) numFs+;充言十flow_id)2,且被drop的封包if (flow_id=2 & action = d) fsDrops+;END (printf(number of packets sent:%d lost:%dn, numFs, fsDrops) 幸丸行方法。（$舄cygwin shell的提示符号虎）$awk -f measure-loss.awk out.tr

28、幸丸行皇吉果：number of packets sent: l55ft:8是代表CBR送出了 550侗封包，但其中8侗封包丢掉了。2.6 吞吐量(throughput)(book/lab3/measure-throughput.awk)#是是测量CBR封包平均吞吐量(average through的t)wk程式BEGIN (init=0;i=0;(action = $1;time = $2;from = $3;to = $4;type = $5;pktsize = $6;flow_id = $8;src = $9;dst = $10;seq_no = $11;packet_id = $12;

29、if(action=r & from=2 & to=3 & flow_id=2) ( pkt_byte_sumi+1=pkt_byte_sumi+ pktsize;if(init=0) (start_time = time;init = 1;end_timei = time;i = i+1;END (#7BH好看printf(.2ft%.2fn，end_time0, 0);把第一BE的throughput舄零，以表示僖输始for(j=1 ; j cbr_throughput幸丸行皇吉果：0.140.000.151000.000.151000.000.161000.00三、呈现模摄结果做完敷值分

30、析彳爰，最重要的就是要把敷值的结果重成圈呈现出来，在本胃愈 中，所探用的输圈工具是gnuplot3.1 gnupl 介：gnuplot是一彳固命令向的交羞炎式输H程式(command-driven interactive function plotting program)。使用者输入的每一项命令，可以逐步言殳定或修改输圈 璘境。它以圈形表B或函敷，使我仍可以藉由圈形做更逵一步的分析。3.2如何使用gnuplot ($ cygwin shell提示符号虎)3.2.1入输圈模式$startxwin.bat3.2.2在新出来的视窗输入gnuplot $gnuplot口回冈$ gnuplotGNUP

31、LOTVersion 3t8j patchlevel 0 last modified Ued Nov 27 20：49：08 GMT 2002 System： CYGWIN_NT-5+l l+5t7(0+109/3/2)Copyright(C) 1906 - 1993, 1999 - 2002Thomas Williams Colin Kelley and many othersThis is a pre-version of gnuplot 4t0+ Please refer to the documentation for command syntax changest The old s

32、yntax will be accepted throughout the 4+0 series, but all save files use the new syrx+ Type help to access the on-line reference manual The gnuplot FAQ is available fromhttp：/www+gnuplott info/faq/Send comments and requests for help to Send bugs, suggestions and mods to Terminal type set to xll gnup

33、lot |3.2.利行gnuplo程式畤，gnuplot首先梭查是否言殳定璘境参敷DISPLAY ,若有 剧依其言殳定。富其碓定舄X璘境畤，将输出模式殳定舄X11。先以cbr_delay 舄例，筒罩示簸如何把B出来。重圈的指令是plot要重的案cbr_del岔ygnuplot plo“cbr_deiayTer-niin.al type set to :： series., but c圈堇隹然重出来了，但是是用打黑占的方式重出来。接著，只要孥著修改璘境 燮敷，就可以重出理想的B7o3.3修改璘境燮敷3.3.1座檬翰(Axis) B在言殳定座檬翰方面可分舄燮敷名彳胃、檬黑占、格、 累页示簸圉、座檬

34、翰示方式典示典否等六方面的殳定，目前先介矣召常用的殳 定, W的殳定可以参考gnupy功能名B檬黑占殳定xtic，s ydtics别罔格殳定grid座檬示方式logscale示fsHS 定autoscalexrange yrange座中票翰累页示典否xzeroaxjsyzeroaxis说明：xtiCSS X座檬翰上的檬黑占做殳定。如起始黑占、结束黑占、隔或在翰上特定 黑占放特定的名彳胃。其法舄： set xtics ( , (, |( (, .) unset xtics#不檬示任何X翰上的檬黑占。show xtics # 示X翰檬黑占的状)兄。例如：(gnuplot是在gnuplo下的提示符号

35、虎) gnuplot plot sin(x)在x翰上的檬黑矗殳定是以5舄罩位。若是想要把檬黑占距离船殳小一黑&如言殳舄1, 剧可使用gnuplot set xtics -10, 1, 10gnuplot plot sin(x)ytic舆xtic相似，不同黑占是作用在y翰上。格言殳定：在XY座檬平面上依刻度重上方格子。 gnuplot set grid gnuplot plot sin(x)座檬示方式：分舄富泉性sws,一般舄前者。若要改SH方式，其志吾法舄: set logscale 其中axes舄X翰、Y翰、Z翰的任意角且合。base予弟殳舄10。示HS定：改燮各翰的示Ho autoscal

36、轸敷殳定彳爰gnuplot!重症周整 景示簸圉。而xrange yrange剧是可以由使用者殳定志亥翰的簸圉。以xrange舄 例，其吾法舄：set xrange : 其中参敷典代表X翰的起黑占典常冬黑占，可以是敷字或敷孥式 子，例如：gnuplot set xrange 0:10gnuplot plot sin(x)座中票翰累页示典否殳定：殳定是否要重出座中票翰，以X翰舄例:set xzeroaxis #殳定示X座票翰unset xzeroaxis #殳定不示X座票翰show xzeroaxis #梭查X座票翰示典否gnuplot set xzeroaxisgnuplot plot sin(

37、x)3.3.摞示(Label:)gnuploj出圈形外，尚可加入言主解做舄申甫助明。言主解包 括文字典富豺条丽方面，其提供的言殳定有功能名B制条arrow文字6 土解key, labe,l titjexlabel ylabel明：富豺条：在B上-段可以避撑有照箭&瓦其法舄 set arrow (from ,(to ,(, (noheadunset arrow (# 删除一富泉条show arrow#累示富泉4条使用情)兄其中参敷 set arrow to 1,2#-名S 3 的带箭制I条由(0.4, 0.3到(0.2, 0。1)gnuplot set arrow 3 from 0.4, 0.3

38、 to 0.2, 0.1#删除名舄3的制条。gnuplotunset arrow 3 #删除所有富豺条。gnuplotunset arrow文字言主解：分舄言殳定檬（tit和）票示（label）檬 （titled定舄在圈的正上方加上明本圈的文字。其法舄:set title （ , show title其中殳定参敷或舄微票放置的位址。xlabel ylabe的席吾法 典tit相同，其各自描述一座票翰。票示（label）舄在圈上任一位置加上文字明，一般典富豺条一饼使用。set label （ （at ,unset label （# 删除一票示show label# 示票示使用情）兄其中参宴攵vta

39、g制条”（arrow中vtag意羲相同，用以匾别不同的label参 宴攵周整文字放置的位置，可以是lef，t right或center#将y=x放在座票（1,2）之虔。gnuplot set la“el=x” at 1,2#将y=x”2放在座票（2,3）之虔，亚命名舄3。gnuplot set label 3 y=x2 at 2,3 right#将名舄3的票示居中放置。gnuplot set label 3 center#删除名舄3的票示。gnuplot unset label 3#删除所有票示。gnuplot unsel label一般而言-B形彳卷gnuplott将函敷名或圈形案名稍置於右

40、上角key 参敷殳定可改名放置位置。其吾法舄： set keyset key , #其中# , , set ti/bar_delaygnuplot set xlabeslimulation t”megnuplot set ylabedelay ti”egnuplot unset keygnuplot set la“fcLonstant delay= 0.038706 asbe(0.1, 0.05 gnuplot set arrow from 0.5, 0.05 to 0.5, 0.04 gnuplotplo“cbr delay06 o0.085o.os0.0750.070.06505 ott(Style)gnuplo01料圈形是以入稽案中的座檬值彳爰，以割蒙输 上。而描输函敷圈形是言十算若干黑占的函敷值彳爰，以某SBtt函敷值输上。一般 是取檬100黑占及探取富豺条作SBtto gnuplot可提供