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计算机网络方面毕业论文格式模板范文,与基于ns—3构建计算机网络教学仿真平台相关发表论文

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【摘 要】计算机网络原理课程抽象、复杂,基于ns-3构建计算机网络教学仿真平台有助于提高学生的学习兴趣.

【关 键 词】计算机网络;网络模拟;ns-3;可视化

《计算机网络原理》概念抽象、协议繁琐,传统的理论教学以板书或者PPT进行理论讲解,枯燥乏味.构建基于新型网络模拟器ns-3[1]构建计算机网络教学仿真平台,能提高计算机网络的教学质量[2].

1.ns-3简介

ns-3广泛汲取了现有优秀开源网络模拟器如ns-2,GTNetS,yans等

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0340;成功技术和经验,专门用于教育和研究用途的离散事件模拟器,基于GNUGPLv2许可,可以免费地获取、使用和修改[3-4].

2.ns-3仿真流程

搭建ns-3网络仿真场景和搭建实际网络类似[5-6],首先生成网络节点(Node),然后为节点安装网络设备(NetDevice)及相应的传输媒体(Channel),接下来安装网络协议,包括应用层(Application),传输层,MAC层,ns-3提供了多个应用层和传输层协议,数据包(Packets)通过协议栈(Protocolstack)向下传递给网络设备(类似于网卡,实现了MAC层和物理层协议),于是如图1所示数据包就像在真实网络中一样流动.

3.ns-3仿真实例

通过仿真实例展示基于ns-3构建的计算机网络教学仿真平台的优势.仿真场景如图2所示,网络分成两部分:基于CSAM/CD协议的有线局域网和点到点的通信链路.其中节点0是服务器;节点1有两块网卡,一块网卡和局域在一个网段,另一块网卡和服务器在一个网段,负责局域网和服务器的通信.

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3.1仿真脚本

下面我给出C++脚本的关键代码(p2p网络的部分,csma网络和其代码类似):

//生成节点:

NodeContainerp2pNodes;

p2pNodes.Create(2);

//配置网卡信道参数并安装网络设备:


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PointToPointHelperpointToPoint;

pointToPoint.SetDeviceAttribute(“DataRate”,StringValue(“5Mbps”));

pointToPoint.SetChannelAttribute(“Delay”,StringValue(“2ms”));

NetDeviceContainerp2pDevices;

p2pDevices等于pointToPoint.Install(p2pNodes);

//安装网络协议栈并配置IP地址:

InterStackHelperstack;

stack.Install(p2pNodes.Get(0));

Ipv4AddressHelperaddress;

address.SetBase(“10.1.1.0”,”255.255.255.0”);

Ipv4InterfaceContainerp2pInterfaces;

p2pInterfaces等于address.Assign(p2pDevices);

//安装应用程序,Node0为服务器,Node5为客户机:

UdpEchoServerHelperechoServer(9);

ApplicationContainerserverApps等于echoServer.Install(p2pNodes.Get(0));

UdpEchoClientHelperechoClient(p2pInterfaces.GetAddress(0),9);

//配置路由

Ipv4GlobalRoutingHelper::PopulateRoutingTables();

//利用追踪系统捕获网络数据包:

pointToPoint.EnablePcapAll(“p2p_csma”);

csma.EnablePcap(“p2p_csma”,csmaDevices.Get(0),true);

3.2网络仿真演示

图3是ns-3可视化模块PyViz在线显示实例仿真场景的拓扑结构、网络配置及通信时的画面.网络选择Node0(10.1.1.1)为服务器端,Node5(10.1.2.5)为客户端,Node1包含两个不同网段IP的网络设备,分别是点到点网络的10.1.1.2和局域网络的10.1.2.1,负责局域网和服务器的通信.

3.3仿真协议分析

图4是Wireshark读取Node1追踪文件的结果.局域网开始阶段,节点ARP缓存为空,节点5(10.1.2.5)想和节点0(10.1.1.1)通信,但不在同一个网段,网络通过路由算法建立路由表,PyViz在线查看Node5的路由表如图6所示,找到下一跳节点为10.1.2.1(Node1)和源节点在同一局域网,通过MAC地址通信,但是不知道Node1的MAC地址,于是广播ARP包,询问10.1.2.1的MAC地址;Node1收到ARP广播后响应Node5;于是Node5利用UDP协议通过Node1和Node0通信.

Wireshark还可以分析数据包的格式和内容,图5是UDP数据包的具体包头格式和TCP/IP体系结构数据包格式对应,数据包从内到外分别是数据内容加上UDP数据报文头,然后网络层在加上IP协议的包头,成为IP数据报,到MAC层加上以太网(Ether)的包格式,最后成帧(Frame)交给物理层发送.

4.结束语

基于ns-3构建计算机网络教学仿真平台功能丰富:通过编写仿真脚本,PyViz能在线演示网络拓扑结构和通信过程,使学生能直观观察网络运行动态过程;通过ns-3的追踪系统,Wireshark能再现网络过程,详细展示网络协议格式、交互过程,统计网络数据包等功能.

参考文献

[1]ThomasR,Henderson,MathieuLacage,GeeF.Riley.NetworkSimulationwiththens-3Simulator[J].SIGCOMM’08.August2008,Sealttle,Washington,USA,ACM,2008:17-22.

[2]刘艳玲,姚建盛.ns-3在计算机网络实验教学中的运用[J].清远职业技术学院学报,2012,5(6):53-56.

[3]马春光,姚建盛.ns-3网络模拟器基础与应用[M].人民邮电出版社,2013,11.


本篇论文出处 http://www.thtc.cn/benkelunwen/060172408.html

[4]Thens-3worksimulator[CP].http://.nsnam./.

[5]ns-3developers.ns-3Manual[EB/OL].2012-05-07.http://.nsnam./docs/manual/index..

[6]ns-3developers.ns-3Tutorial[EB/0L].2012-05-07.http://.nsnam./docs/tutorial/index..

作者简介:姚建盛(1980—),男,硕士,讲师,研究方向:网络路由及仿真技术.

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