ns-3 võrgusimulatori õpetus. Peatükk 4

peatükid 1,2
peatükk 3

4 Ülevaade kontseptsioonist
4.1 Peamised abstraktsioonid
4.1.1 Sõlm (Node)
4.1.2 Rakendus (Application)
4.1.3 Kanal (Channel)
4.1.4 Võrku seade (Net Device)
4.1.5 Topoloogia abimehed
4.2 Esimene ns-3 skript
4.2.1 Algne kood
4.2.2 Ühendatud moodulid
4.2.3 ns3 nimede ruum
4.2.4 Logimine
4.2.5 Peamine funktsioon
4.2.6 Topoloogiliste abimeeste kasutamine
4.2.7 Rakenduse kasutamine
4.2.8 Simulaator
4.2.9 Teie stsenaariumi koostamine
4.3 ns-3 Allikasood

Lühipeatükk 4

Kontseptsioonide ülevaade

Esimene asi, mida peame tegema enne, kui hakkame ns-3 koodi uurima või kirjutama, on selgitada mõningaid põhikontseptsioone ja abstraktsioone süsteemis. Paljuski võib see mõnele tunduda ilmselge, kuid soovitame aega selle osa lugemiseks, et veenduda, et alustate tugeval alusel.

4.1 Peamised abstraktsioonid

Selles osas vaatame mõningaid termineid, mida tavaliselt kasutatakse võrgus, kuid millel on ns-3-s kindel tähendus.

4.1.1 Sõlm (Node)

Internetijargoonis nimetatakse võrku ühendatud arvutit hostiks või mõnikord lõpp-otsaks. Kuna ns-3 on võrgu simulaator, mitte Interneti simulaator, ei kasuta me teadlikult terminit host, kuna see on tihedalt seotud Interneti ja selle protokollidega. Selle asemel kasutame üldisemat terminit, mida kasutavad ka teised simulaatorid, mis pärineb graafiteooriast — sõlm (node).

ns-3-s on arvutusseadmestiku põhijoonistus sõlm. See abstraktsioon on C++ klassi Node kaudu esitatud. Klass NodeNode (sõlm) pakub meetodeid arvutusseadmete esinduste haldamiseks simuleerimistes.

Peate mõistma Node kui arvutit, millele lisate funktsionaalsust. Lisate selliseid asju nagu rakendused, protokollide virnad ja liidese kaardid koos draiveritega, mis võimaldavad arvutil kasulikku tööd teha. Kasutame ns-3-s sama põhimudelit.

4.1.2 Rakendus (Application)

Reeglina jagatakse tarkvara kahte laiemasse klassi. Süsteemitarkvara korraldab erinevaid arvuti ressursse, nagu mälu, protsessori tsüklid, ketas, võrk jne, vastavalt teatud arvutusmudelile. Süsteemitarkvara ei kasuta tavaliselt neid ressursse ülesannete täitmiseks, mis tooksid kasutajale kohest kasu. Eesmärgi saavutamiseks käivitab kasutaja tavaliselt rakenduse, mis saab ja kasutab süsteemitarkvara hallatavaid ressursse.

Sageli tõmmatakse piir süsteemitarkvara ja rakendustarkvara vahel, kui toimub privileegitaseme muutus, mis juhtub operatsioonisüsteemi lõksudes. ns-3-s ei ole tegelikult operatsioonisüsteemi kontseptsiooni ja seega ei ole privileegitaseme ega süsteemikõnede mõisted. Siiski on meil rakenduse idee. Nagu 'reaalses maailmas', töötavad programmeerimisrakendused arvutites, nii töötavad ns-3 rakendused ns-3 sõlmedes, et hallata simuleeritud maailmas simuleerimist.

ns-3-s on kasutajaprogrammi põhivorm, mis genereerib modellimise aktiivsust, rakendus. See vorm on C++ klassi Application kaudu esindatud. Klass Application pakub meetodeid meie kasutajataseme rakenduste versioonide haldamiseks simulatsioonides. Arendajatelt oodatakse, et nad spetsialiseeriksid klassi Application objektorienteeritud programmeerimise kontekstis, et luua uusi rakendusi. Selles juhendis kasutame klassi Application spetsialiseerimisi, mida nimetatakse UdpEchoClientApplication ja UdpEchoServerApplication. Nagu oodata võis, koosnevad need rakendused klient/serveri rakenduste komplektist, mida kasutatakse võrgupakettide genereerimiseks ja echo-simulaatimiseks.

4.1.3 Kanal (Channel)

Reaalmaailmas saab arvuti ühendada võrguga. Tihti nimetatakse andmete edastamise keskkondi nendel võrgudel kanaliteks. Kui ühendate Etherneti kaabli seina pistikupessa, ühendate arvuti Etherneti sidekanaliga. Simuleeritud maailmas ns-3 on sõlm ühendatud objektiga, mis esindab sidekanalit. Siin on peamine suhtlusaluse abstraktsioon kanalis ja seda esindab C++ klass Channel (kanal).

Klass ChannelChannel pakub meetodeid alamsüsteemi objektide suhtluse juhtimiseks ja nende sõlmede ühendamiseks. Kanaleid saavad arendajad ka spetsiifiliselt kohandada objektorienteeritud programmeerimise mõistes. Kanalite spetsialiseerimine võib mudeldada midagi nii lihtsat nagu juhtme. Spetsialiseeritud kanal võib samuti mudeldada keerulisemaid asju, nagu suur Etherneti lüliti või kolmemõõtmeline ruum, mis on täis takistusi traadita võrkude korral.

Käesolevas juhendis kasutame spetsialiseeritud versioone kanalist, mida nimetatakse CsmaChannelCsmaChannel, PointToPointChannelPointToPointChannel ja WifiChannelWifiChannel. CsmaChannel, mis mudeldab sidekanali versiooni, mis implementerib mitme juurdepääsu keskkonna kande kontrolliga. See annab meile Etherneti-laadse funktsionaalsuse.

4.1.4 Võrku seade (Net Device)

Varem oli niimoodi, et kui soovisite arvutit ühendada võrguga, pidite ostma teatud tüüpi võrgukaabli ja seadme, mida nimetatakse (PC terminoloogias) periferiaplaadiks, mille pidite arvutisse paigaldama. Kui periferiaplaadil olid mõned võrgu omadused, nimetati neid võrguliideseplaatideks või võrgu kaartideks. Tänapäeval tarnitakse enamikku arvutitest integreeritud võrgu liidese riistvaraga ja kasutajad ei näe neid eraldiseisvate seadmetena.

Võrgu kaart ei tööta ilma tarkvara draiverita, mis haldab selle riistvara. Unixis (või Linuxis) klassifitseeritakse osa periferiaseadmest seadmena. Seadmeid hallatakse seadme draiveritega (device drivers), samas kui võrgu seadmeid (NIC) hallatakse võrgu seadme draiverite abil (network device drivers) ja neid nimetatakse koos üldiselt võrgu seadmeteks (net devices). Unixis ja Linuxis viitate võrgu seadmetele selliste nimede kaudu nagu näiteks eth0.

ns-3-s hõlmab võrgu seadme abstraktsioon nii tarkvarajuhte kui ka simuleeritud riistvara. Simulatsiooni ajal on võrgu seade 'paigaldatud' sõlme, võimaldades tal suhelda teiste sõlmedega kanalite kaudu. Nagu reaalsetes arvutites, võib sõlm olla ühendatud mitme kanali kaudu mitme seadmega. NetDevices.

Võrgu seadme abstraktsioon on C++ klassiga NetDevice. Klass NetDevice tagab meetodid, et hallata ühendusi Node ja Channel objektidega; ning arendajad võivad neid eriliselt kohandada objektorienteeritud programmeerimise mõttes. Selles juhendis kasutame mitmeid kohandatud versioone NetDevice nimega CsmaNetDevice, PointToPointNetDevice ja WifiNetDevice. Just nagu Etherneti võrgu adapter on mõeldud võrgu jaoks Ethernet, CsmaNetDevice on mõeldud koostööd CsmaChannel, PointToPointNetDevice on mõeldud koostööd PointToPointChannel, vaid WifiNetDevice — on mõeldud koostööd WifiChannel.

4.1.5 Topoloogia abimehed

Reaalses võrgus leiate host-arvuteid, millel on lisatud (või sisseehitatud) võrgukaardid. ns-3-s ütleksime, et näete sõlmi, millel on ühendatud NetDevices. Suures simuleeritud võrgus tuleb teil organiseerida ühendusi paljude objektide vahel. Node, NetDevice ja Kanal.

Kuna NetDevices'i ühendamine sõlmedega, NetDevices'i ühendamine kanalitega, IP-aadresse määramine jne. ns-3-s on tavaline ülesanne, et seda lihtsama teha, pakume me nn topoloogilisi abimehi. Näiteks NetDevice'i loomiseks on vaja teha palju ns-3 tuuma operatsioonide samme, lisada MAC-aadress, paigutada see võrgu seadme Node-sse, seadistada sõlme protokollide virna ja seejärel ühendada NetDevice Channeliga. Veelgi enam, et ühendada mitu seadet mitme punktiga kanalitega ning seejärel organiseerida eraldi võrgud ühtseks võrguks (Internetworks), on vajalik veel rohkem toimingute tegemist. Pakume topoloogilisi abivahendeid, mis ühendavad need paljud toimingud teie mugavuse huvides lihtsasti kasutatavasse mudelisse.

4.2 Esimene ns-3 skript

Kui olete seadistanud süsteemi, nagu ülalpool soovitatud, on teil ns-3 versioon kaustas nimega repos teie kodukataloogis. Liikuge kausta release

Kui teil ei ole sellist kausta, siis pole te ns-3 versiooni ehitamisel väljundkausta määranud, ehitage seda nii:
$ .\/waf konfigure —build-profile=release —out=build\/release,
$ .\/waf build

seal peate nägema katalooge, mis näevad välja järgmised:

AUTHORS       examples      scratch       utils       waf.bat*
bindings      LICENSE       src           utils.py    waf-tools
build         ns3           test.py*      utils.pyc   wscript
CHANGES.html  README        testpy-output VERSION     wutils.py
doc           RELEASE_NOTES testpy.supp   waf*        wutils.pyc

Liikuge katalooge examples\/tutorial. Te peaksite seal nägema faili nimega first.cc. See on skript, mis loob lihtsa punkt-punkti ühenduse kahe sõlme vahel ja edastab ühe paketi nende vahel. Vaatame seda skripti rida-realt, avades first.cc oma lemmikredaktoris.

4.2.1 Algne kood
Faili esimene rida on redaktori režiimi rida ) ja kui kasutatakse arendusrepo, siis versioonihaldussüsteem Git. Enamik algajaid kasutajaid ei pea muretsema, kui nende seadistus teatab, et teatud täiendavad funktsioonid ns‑3 on puudu, kuid neile, kes soovivad täielikku installimist, pakub projekt wiki, mis sisaldab lehekülgi, mis pakuvad palju kasulikke nõuandeid ja näpunäiteid. Üks selline leht on «Installimine» leht, kus on installimisjuhised erinevatele süsteemidele, mis on saadaval aadressil:. See ütleb emacsile, milliseid vormindamise (koodimise stiili) konventsioone me peame meie lähtekoodis järgima.

/* -*- Mode:C++; c-file-style:"gnu"; indent-tabs-mode:nil; -*- */

See on alati üsna vaieldav küsimus, seega peame selguse nimel seda täpsustama, et kohe selle teelt ära võtta. Projekt ns‑3, nagu enamik suuremaid projekte, on võtnud kasutusele koodimisstandardi, millele kogu esitatud kood peab vastama. Kui soovite oma koodi projekti lisada, peate lõpuks vastama ns‑3 koodimisstandardile, nagu on kirjeldatud failis doc\/codingstd.txt või näidatud projekti veebilehel: https://www.nsnam.org/develop/contributing-code/coding-style/.

Soovitame teil harjuda ns‑3 koodi välimusega ja rakendada seda standardit iga kord, kui töötate meie koodiga. Kogu arendajate meeskond ja panustajad nõustusid sellega pärast mõningast virisemist. Ülaltoodud emacs režiimi rida lihtsustab õiget vormindamist, kui kasutate redaktorit emacs.

Simulaator ns‑3 litsentseeritakse kasutades GNU Üldine Avalik Litsents. Näete vastavat GNU juriidilist päist iga ns‑3 levitamise faili kohal. Sageli näete autoriõiguse teadet ühe projekti ns‑3 osaleva asutuse kohta GPL-i teksti ja autori kohal, nagu allpool näidatud.

/* 
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify 
* it under the terms of the GNU General Public License version 2 as 
* published by the Free Software Foundation; 
*
* This program is distributed in the hope that it will be useful, 
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of 
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the 
* GNU General Public License for more details. 
* 
* You should have received a copy of the GNU General Public License 
* along with this program; if not, write to the Free Software 
* Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA 
*/

4.2.2 Ühendatud moodulid

Kood ise algab hulga kaasamise operaatoritega (include).

#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"

Kuna aitada meie kõrge tasemega skriptide kasutajatel hallata süsteemis olevaid paljusid pealkirjafaile, rühmitame need nende kasutamise põhjal suurtesse moodulitest. Pakume ühte pealkirjafaile, mis laadib rekursiivselt kõik antud moodulis kasutatavad pealkirjafailid. Selle asemel, et otsida, milline pealkiri teil vaja on ja saada õigete sõltuvuste loend, anname teile võimaluse laadida failide rühma suure detailitasemega. See pole kõige efektiivsem lähenemine, kuid see muudab skriptide kirjutamise kindlasti lihtsamaks.

Iga ns‑3 kaasatud fail paigutatakse kausta nimega ns3 (ehituskaust), et vältida faili nimede konflikte koostamisprotsessi ajal. Fail ns3/core-module.h vastab ns‑3 moodulile, mille leiate kaustast src/core teie installitud väljal. Selle kausta loendis leiate hulga pealkirjafaile. Kui teete ehituse, Waf paigutab avalikud pealkirjafaile kausta ns3 kaustas build/debug

Kui teil ei ole sellist kausta, siis pole te ns-3 versiooni ehitamisel väljundkausta määranud, ehitage seda nii:
$ ./waf configure —build-profile=debug —out=build/debug
$ .\/waf build
või
$ ./waf configure —build-profile=optimized —out=build/optimized
$ .\/waf build

või build/optimized, sõltuvalt teie konfiguratsioonist. Waf teenib ka automaatselt kaasatud failide mooduli, et laadida kõik avalikud pealkirjafailid. Kuna te järgite selle juhendi varasemate etappide täielikult, olete kindlasti teinud

$ ./waf -d debug --enable-examples --enable-tests configure

et seadistada projekt debug-kogumikuks, mis sisaldab näiteid ja teste. Olete ka teinud

$ ./waf

et koguda projekti. Nii et nüüd, kui vaatate kausta ../..../build/debug/ns3, leiate seal, teiste seas, nende nelja mooduli pealkirjafailid, mis on loetletud ülal. Saate vaadata nende failide sisu ja avastada, et need sisaldavad kõiki avalikke faile, mida vastavad moodulid kasutavad.

4.2.3 ns3 nimede ruum

Järgnev rida skriptis first.cc on nimede ruumi kuulutamine.

using namespace ns3;

ns-3 projekt on rakendatud C++ nimede ruumis, mida nimetatakse ns3. See rühmitab kõik ns-3-ga seotud deklaratsioonid global nimete ruumi väljapoole jäävas ulatuses, mille üle loodame, et see aitab integreeruda muu koodiga. C++ operaatori kasutamine toob esile ns-3 nimede ruumi praeguses (globaal) deklaratiivses piirkonnas. See on erakordne viis öelda, et pärast seda deklaratsiooni ei ole teil vaja kasutada operaatorit ns3 :: scope igas ns-3 koodis, et seda kasutada. Kui te ei tunne nimede ruume, vaadake mis tahes C++ õpikust ja võrrelge ns3 nimede ruumi std nimede ruumi ja deklaratsioonidega. using namespace std; väljund operaatori näidetes cout ja voogud.

4.2.4 Logimine

Järgmine skripti rida on selline,

NS_LOG_COMPONENT_DEFINE ("FirstScriptExample");

Kasutame seda väidet mugava kohana, et arutada meie dokumentatsioonisüsteemi. DoxygenKui vaatate ns-3 projekti veebilehte, leiate navigeerimisribbonilt sildi "Dokumentatsioon". Kui valite selle lingi, jõuate meie dokumentatsiooni lehele. Seal on link "Viimane väljaanne", mis viib teid viimasest stabiilsest versioonist ns-3 dokumentatsiooni juurde. Kui valite lingi "API Documentation", jõuate ns-3 API dokumentatsiooni lehele.

Lehe vasakul küljel leiate dokumentatsiooni struktuuri graafilise esitluse. Hea koht alustamiseks on "ns-3 moodulite raamat" ns-3 navigeerimise puu sees. Kui te laiutate Moodulid, näete ns-3 moodulite dokumentatsiooni loetelu. Nagu eespool arutatud, on mooduli kontseptsioon siin otseselt seotud ülaltoodud failidega. ns-3 logimisalajaotust arutatakse jaotises Logimise mooduli kasutamine, seega tuleme selle juurde hiljem selles juhendis, kuid saate tutvuda ülaltoodud väitega, vaadates moodulit Tuumik, seejärel avage raamat Debugging tools, seejärel valige leht Logging. Klõpsake Logging.

Nüüd peaksite vaatama dokumentatsiooni Doxygen mooduli jaoks Logging. Lehekülje ülaosas makroside loendis näete kirjet NS_LOG_COMPONENT_DEFINE. Enne lingile minekut vaadake kindlasti moduli logimist "Üksikasjalik kirjeldus", et mõista selle toimimist tervikuna. Selleks võite kerida alla või valida diagrammi all "Rohkem...".

Kui teil on üldine arusaam sellest, mis toimub, jätkake ja vaadake konkreetse NS_LOG_COMPONENT_DEFINE dokumentatsiooni. Ma ei hakka siin dokumentatsiooni dubleerima, kuid kokkuvõtteks võin öelda, et see rida kuulutab välja logimiskomponendi nimega ei näe te uut teadet, kuna seotud ajakirjakomponent (FirstScriptExample) ei olnud lubatud. Et näha oma sõnumit, peate lubama ajakirjakomponendi, mis võimaldab sisse ja välja lülitada konsoolilogi sõnumeid nime alusel.

4.2.5 Peamine funktsioon

Skriptis näete järgmisi ridu,

int 
main (int argc, char *argv[])
{ 

See on lihtsalt peafunktsiooni väljakuulutamine teie programmil (skriptil). Nagu iga C++ programmis, peate määratlema peafunktsiooni, see käivitub esimesena. Siin pole midagi erilist. Teie ns-3 skript on lihtsalt C++ programm. Järgmine rida seadistab ajaraske 1 nanosekundi väärtuseks, mis on vaikimisi väärtus:

Time::SetResolution (Time::NS);

Ajaraasi määrus või lihtsalt määrus — see on väikseim ajaväärtus, mida saab kasutada (väikseim tõenäoline erinevus kahe ajaväärtuse vahel). Te saate määrust muuta ainult üks kord. Selle paindlikkuse tagamiseks vajalik mehhanism tarbib mälu, seega kui määrus on selgesõnaliselt seadistatud, vabastame mälu, et vältida edasisi uuendusi. (Kui te ei määra määrust selgesõnaliselt, siis on see vaikimisi üks nanosekund ja mälu vabastatakse simulatsiooni alustamisel.)

Järgmistel kahel skripti real kasutatakse kahe sisseehitatud logimiskomponendi aktiveerimiseks, mis on rakendustes EchoClient ja EchoServer:

LogComponentEnable("UdpEchoClientApplication", LOG_LEVEL_INFO); LogComponentEnable("UdpEchoServerApplication", LOG_LEVEL_INFO);

Kui olete lugenud Logging-komponendi dokumentatsiooni, siis näete, et on olemas mitu registratsiooni/detailiseerimise taset, mida saate iga komponendi jaoks lubada. Need kaks koodirida sisaldavad logimist tasemel INFO eho-klientide ja serverite jaoks. Selle taseme korral prinditakse rakendus simuleerimise käigus sõnumeid pakettide saatmise ja vastuvõtmise ajal.

Nüüd liigume otse topoloogia loomise ja simuleerimise käivitamise juurde. Kasutame topoloogiapoolikõrvalisi objekte, et see töö võimalikult lihtsaks muuta.

4.2.6 Topoloogiliste abimeeste kasutamine

Kaks järgmist koodirida meie skriptis loovad tegelikult ns-3 Node-objekte, mis esindavad arvuteid simuleerimisel.

NodeContainer nodes;
nodes.Create (2);

Enne kui jätkame, leidkem dokumentatsioon klassi jaoks NodeContainer. Teine viis sellele klassile dokumentatsiooni juurde pääsemiseks on klõpsata vahekaardil Classes lehtedelt Doxygen. Kui olete juba Doxygeni avanud, kerige lihtsalt lehe ülaossa ja valige vahekaart Classes. Peaksite nägema uut vahekaartide komplekti, millest üks on klasside loetelu. Selle vahekaardi all peaksite nägema kõigi ns-3 klasside loetelu. Kerige alla, kuni leiate ns3::NodeContainer. Kui leiate klassi, valige see, et pääseda klassi dokumentatsioonile.

Kuna me mäletame, on meie üks peamisi abstraktsioone sõlm. See esindab arvutit, millele kavatseme lisada selliseid asju nagu protokollide, rakenduste ja lisakaardid. Topoloogiapoolik NodeContainer pakub mugavat viisi, kuidas luua, hallata ja pääseda juurde kõikidele objektidele Node, mille me loome simuleerimise käivitamiseks. Üks rida ülalpool lihtsalt kuulutab NodeContainer, mille me nimetame nodes. Teine rida kutsub välja Create meetodi objektile nodes ja palub konteineril luua kaks sõlme. Nagu on kirjeldatud Doxygen, palub konteiner süsteemis ns-3 luua kaks objekti Node ja salvestab viidatud sellele objektidele endasse.

Skriptis loodud sõlmed praegu midagi ei tee. Järgmiseks sammuks topoloogia ehitamisel on meie sõlmede ühendamine võrku. Lihtsaim võrguvorm, mida me toetame, on kahe sõlme vaheline kahepunkti-side. Loome nüüd sellise ühenduse.

PointToPointHelper

Me loome kahepunktiühenduse, järgides tuntud mustrit, kasutades topoloogiat abistavat objekti madalal tasemel töötamiseks, mis on vajalik ühenduse loomiseks. Tuletame meelde, et meie kaks peamist abstraktsiooni NetDevice ja Kanal. Reaalmaailmas vastavad need mõisted umbkaudu perifeersetele kaartidele ja võrgukaablitele. Üldiselt on need kaks asja tihedalt seotud, ja keegi ei saa loota näiteks seadmete Ethernet kaudu juhtmevaba kanali vahetamisele. Meie topoloogilised abistajad järgivad seda tihedat seost ja seega kasutate selles stsenaariumis ühte objekti PointToPointHelper ns-3 objektide seadistamise ja ühendamise jaoks PointToPointNetDevice ja PointToPointChannel. Järgmised kolm rida stsenaariumis:

PointToPointHelper pointToPoint;
pointToPoint.SetDeviceAttribute ("DataRate", StringValue ("5Mbps")); 
pointToPoint.SetChannelAttribute ("Delay", StringValue ("2ms"));

Esimene rida,

PointToPointHelper pointToPoint;

loob virna objekti eksemplari PointToPointHelper. Ülemise taseme vaatenurgast ütleb järgmine rida,

pointToPoint.SetDeviceAttribute ("DataRate", StringValue ("5Mbps"));

et objekt PointToPointHelper kasutaks väärtust „5 Mbit/s” (viis megabitti sekundis) kui „DataRate».

Spetsiaalsemast vaatenurgast vastab rida „DataRate” sellele, mida me nimetame atribuudiks PointToPointNetDevice. Kui vaatate Doxygen selle klassi jaoks ns3::PointToPointNetDevice ja meetodi dokumentatsiooni GetTypeId leiate loetelu atribuutidest, mis on määratletud seadme jaoks. Nende seas on atribuut „DataRate”. Enamik nähtavatest kasutajaobjektidest ns-3-s on sarnaste atribuutide loetelud. Kasutame seda mehhanismi simuleerimise lihtsaks seadistamiseks ilma uuesti kompileerimata, nagu näete järgmises osas.

Sarnaselt „DataRate” PointToPointNetDevice'is leiate atribuudi „Delay”, mis on seotud PointToPointChanneliga. Viimane rida,

pointToPoint.SetChannelAttribute ("Delay", StringValue ("2ms"));

ütleb PointToPointHelper kasutab väärtust „2 ms” (kaks millisekundit) punkti-punkti kanali leviku viivituse väärtusena, mille ta hiljem loob.

NetDeviceContainer

Kuni praeguseni on meil stsenaariumis NodeContainer, mis sisaldab kahte sõlme. Meil on PointToPointHelper, mis on ette valmistatud objektide loomiseks PointToPointNetDevices ja nende ühendamiseks PointToPointChannel objekti abil. Nii nagu me kasutasime NodeContainer topologiat sõlmede loomiseks, palume PointToPointHelper teha meie jaoks töö, mis on seotud meie seadmete loomise, seadistamise ja installimisega. Meil on vaja loetelu kõigist loodud objektidest NetDevice, seetõttu kasutame NetDeviceContainer hoidmiseks, nagu me seda varem kasutasime NodeContainer meie loodud sõlmede jaoks. Järgmised kaks koodirea

NetDeviceContainer seadmed;
devices = pointToPoint.Install(nodes);

lõpetavad seadmete ja kanali seadistamise. Esimene rida deklareerib seadmekonteineri, millest eelnevalt räägiti, ja teine teeb põhitegevuse. Meetod Installi objekti PointToPointHelper vastuvõtavad NodeContainer nagu parameeter. Siseriiklikult NetDeviceContainer iga sõlme jaoks, mis on NodeContainer loob (punkt-punkti suhtlemiseks peab neid olema täpselt kaks) PointToPointNetDevice loob ja salvestab seadmekonteineri. PointToPointChannel loob, ja sellega liidetakse kaks PointToPointNetDevices. Pärast objektide loomist kasutatakse atribuutide, mis on salvestatud PointToPointHelper, vastavate atribuutide algatamiseks loodud objektides.

Pärast kõne täitmist pointToPoint.Install(nodes) on meil kaks sõlme, kummalgi on paigaldatud «punkt-punkt» võrguseade ja üks «punkt-punkt» kanal nende vahel. Mõlemad seadmed on seadistatud edastama andmeid kiirusel viis megabitti sekundis, edastusviivitus on kaks millisekundit.

InternetStackHelper

Nüüd on meil seadistatud sõlmed ja seadmed, kuid meie sõlmedel ei ole protokollide stäkke paigaldatud. Järgmised kaks koodirea hoolitsevad selle eest.

InternetStackHelper stack;
stack.Install(nodes);

InternetStackHelper on topoloogiline abimees interneti stäkkide jaoks, sarnaselt PointToPointHelper'ile kahepunkti võrguseadmete jaoks. Meetod Installi võtab NodeContainer'i parameetrina. Täitmisel paigaldab see Interneti stägi (TCP, UDP, IP jne) iga konteineri sõlme.

Ipv4AddressHelper

Seejärel peame meie seadmed siduma IP-aadressidega. Pakume topoloogiat abimeest IP-aadresside jaotamise haldamiseks. Ainus kasutajale nähtav API on baasi IP-aadressi ja alamvõrgu maski seadmine, mida kasutatakse tegelike aadresside jaotamise teostamiseks (see toimub abimehe madalamal tasemel). Järgmised kaks koodirea meie näidis skriptis first.cc,

Ipv4AddressHelper address;
address.SetBase("10.1.1.0", "255.255.255.0");

deklareerivad abistava objekti aadressi ja ütlevad sellele, et ta peaks hakkama määrama IP-aadresse võrgust 10.1.1.0, kasutades määramiseks bitimaski 255.255.255.0. Vaikimisi hakkavad määratud aadressid numbrist üks ja suurenevad monotoonselt, seega on esimene aadress, mis sellest baasist määratakse, 10.1.1.1, seejärel 10.1.1.2 jne. Tegelikult, madalal tasemel, mäletab süsteem ns-3 kõiki määratud IP-aadresse ja genereerib fataalse vea, kui te juhuslikult loote olukorra, kus sama aadress genereeritakse kaks korda (muide, seda viga on raske tõrkeotsida).

Järgmine koodirida,

Ipv4InterfaceContainer interfaces = address.Assign(devices);

teostab aadressi tegeliku määramise. Ns-3-s seome IP-aadressi seadmega, kasutades objekti Ipv4Interface. Just nagu me vajame mõnikord loendit võrgu seadmetest, mille abistaja on loonud edasiseks kasutamiseks, vajame mõnikord loendit objektidest Ipv4Interface. Ipv4InterfaceContainer pakub seda funktsionaalsust.

Oleme loonud punkt-punkt võrgu, kus on seadistatud protokollid ja määratud IP-aadressid. Nüüd vajame igas sõlmes rakendust, et genereerida liiklust.

4.2.7 Rakenduse kasutamine

Veel üks peamine abstraktsioon süsteemis ns-3 on Application (rakendus). Selles stsenaariumis kasutame kahte alusklassi spetsialiseerimist Application ns-3 nimelt UdpEchoServerApplication ja UdpEchoClientApplication. Nagu eelmistes juhtumites, kasutame abistavaid objekte baasobjektide seadistamiseks ja haldamiseks. Siin kasutame UdpEchoServerHelper ja UdpEchoClientHelperobjekte, et teha oma elu lihtsamaks.

UdpEchoServerHelper

Järgmised koodiread meie näidisfailis first.cc kasutatakse UDP echo serveri rakenduse seadistamiseks ühes varem loodud sõlmes.

UdpEchoServerHelper echoServer (9);

ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install(nodes.Get(1));
serverApps.Start(Seconds(1.0));
serverApps.Stop(Seconds(10.0));

Esimene koodirida eelnevas fragmentis loob UdpEchoServerHelper. Nagu tavaliselt, ei ole see rakendus iseenesest, vaid objekt, mis aitab meil luua reaalseid rakendusi. Üks meie kokkulepetest on edastada vajalikud atribuudid abistava objekti konstruktorisse. Sel juhul ei saa abiline midagi kasulikku teha, kui talle ei ole antud sadama numbrit, millel server pakette ootab; see number peab olema teada ka kliendile. Antud juhul edastame konstruktorile abistaja sadama numbri. Konstruktor omakorda lihtsalt täidab SetAttribute antud väärtusega. Hiljem, soovi korral, saate SetAttribute abil määrata teise atribuudiväärtuse 'Port'.

Sarnaselt paljudele teistele abistavatele objektidele, omab objekt UdpEchoServerHelper meetodit Installi. Selle meetodi täitmine loob tegelikult alusecho-serveri rakenduse ja seob selle sõlmega. Huvitav on see, et meetod Installi vastuvõtavad NodeContainter on parameetrina samuti nagu teised Installi meetodid, mida oleme näinud.

C++ vaikimisi teisendus, mis siin töötab, võtab meetodi node.Get (1) (mis tagastab nutika näitaja sõlme objekti — Ptr) ja kasutab seda anonüümse objekti konstruktoris NodeContainer, mis antakse edasi meetodile Installi. Kui te ei suuda C++ koodis kindlaks teha, millise allkirjaga meetod kompileeritakse ja täidetakse, otsige vaiksete teisenduste hulgast.

Nüüd näeme, et echoServer.Install kavatseb paigaldada rakenduse UdpEchoServerApplication leitud NodeContainer, mida me kasutame oma sõlmede haldamiseks, sõlme indeksiga 1. Meetod Installi tagastab konteineri, mis sisaldab näitajaid kõikidele rakendustele (antud juhul üks, kuna me edastasime anonüümse NodeContainer, mis sisaldab ühte sõlme) loodud abilise poolt.

Rakendustel on vaja näidata hetke, mil genereerida liiklust 'start' ja võib osutuda vajalikuks täiendavalt näidata aega, mil see peatada 'stop'.Me edastame mõlemad parameetrid. Need ajad määratakse meetodite abil ApplicationContainer Alusta ja Peata. Need meetodid võtavad parameetreid tüübiga Aeg. Sel juhul kasutame C++ selget teisenduste seeriat, et võtta C++ double 1.0 ja muundada see objektiks tns‑3 Time, kasutades objekt Seconds'i sekunditeks konverteerimiseks. Pidage meeles, et muundamisreegleid võib juhtida mudeli autor ja C++-l on oma reeglid, seega ei saa te alati loota, et parameetreid muudetakse nii, nagu te ootasite. Kaks rida,

serverApps.Start (Seconds (1.0));
serverApps.Stop (Seconds (10.0));

toob kaasa selle, et echo-serveri rakendus käivitatakse (lülitatakse automaatselt sisse) ühe sekundi pärast simuleerimise algust ja peatatakse (lülitatakse välja) kümne sekundi jooksul simuleerimist. Kuna oleme kuulutanud simuleerimise sündmuse (rakenduse peatamise sündmus), mis toimub kümne sekundi pärast, simuleeritakse vähemalt kümme sekundit võrgu tööd.

UdpEchoClientHelper

Kliendirakendus echo konfigureeritakse praktikas sarnaselt serverile. On olemas põhielement, UdpEchoClientApplication, mida juhib
UdpEchoClientHelper.

UdpEchoClientHelper echoClient (interfaces.GetAddress (1), 9);
echoClient.SetAttribute ("MaxPackets", UintegerValue (1));
echoClient.SetAttribute ("Interval", TimeValue (Seconds (1.0)));
echoClient.SetAttribute ("PacketSize", UintegerValue (1024));

ApplicationContainer clientApps = echoClient.Install (nodes.Get (0));
clientApps.Start (Seconds (2.0));
clientApps.Stop (Seconds (10.0));

Kuid echo-kliendi jaoks peame seadistama viis erinevat atribuut. Esimesed kaks attributi seadistatakse loomise ajal UdpEchoClientHelper. Edastame parameetrid, mida kasutatakse (abilises) atribuutide seadmiseks "RemoteAddress" ja "RemotePort" vastavalt meie kokkuleppele, vajalikud parameetrid abistaja konstruktorisse edastamiseks.

Kinnitame, et kasutasime Ipv4InterfaceContainer IP-aadresside jälgimiseks, mille oleme oma seadmetele määranud. Nullliides konteineris vastab nullist sõlme IP-aadressile sõlmede konteineris. Esimene liides konteineris vastab esimese sõlme IP-aadressile sõlmede konteineris. Seega loome koodi esimeses real (üleval) abistaja ja teatame talle, et kliendi eemalolev aadress on IP-aadress, mis on määratud sõlmele, kus server asub. Räägime ka, et peab korraldama pakettide saatmise üheksandale sadamale.

Atribuut «MaxPackets» teavitab klienti maksimaalsest pakettide arvust, mida me saame simuleerimise ajal saata. Atribuut «Interval» teavitab klienti, kui kaua oodata pakettide vahel, ja atribuut «PacketSize» teavitab klienti, kui suur peaks olema paketi koormus. Selle atribuutide kombinatsiooniga ütleb me klientidele, et nad saaksid saata ühe 1024-baidise paketi.

Nagu kõneleja serveri puhul, seadistame ka kõneleja kliendile atribuudid, Alusta ja Peata, kuid siin käivitame kliendi ühe sekundi pärast serveri sisselülitamist (kaks sekundit pärast simuleerimise algust).

4.2.8 Simulaator

Selles etapis peame simuleerimise käivitama. See toimub globaalsete funktsioonide kaudu. Simulator::Run.

Simulator::Run ();

Kui me varem kutsusime välja meetodid,

serverApps.Start (Seconds (1.0));
serverApps.Stop (Seconds (10.0));
... 
clientApps.Start (Seconds (2.0));
clientApps.Stop (Seconds (10.0));

oleme tegelikult ajakava sündmusi simulatoris 1,0 sekundiks, 2,0 sekundiks ja kaks sündmust 10,0 sekundiks. Pärast väljakutset Simulator::Run, hakkab süsteem vaatama ajakavale pandud sündmuste loendit ja neid täitma. Esiteks käivitab see sündmuse 1,0 sekundi pärast, mis aktiveerib kõneleja serveri rakenduse (see sündmus võib omakorda ajakavale panna palju teisi sündmusi). Siis käivitab see sündmuse, mis on ajakavas t = 2,0 sekundit, mis käivitab kõneleja kliendi rakenduse. Taaskord võib see sündmus ajakavale panna veel palju sündmusi. Kõneleja kliendi käivitamise sündmuse rakendamine alustab simuleerimise andmeedastusetappi, saates paketi serverisse.

Paketi serverisse saatmise akt kutsub esile sündmuste ahela, mis tehakse automaatselt taustal ja mis rakendab kõneleja signaalide paketi saatmise mehhanismi vastavalt sünkroonimise parameetritele, mille oleme stsenaariumis seadnud.

Kokkuvõttes, kuna saadame ainult ühe paketi (kätke, atribuut MaxPackets oli seadistatud ühiseks), sündmuste ahel, mille käivitas see ainus kliendi kõneleja päring, lõppeb, ja simuleerimine läheb ooteaega. Kui see juhtub, on alles jäävad ajakava sündmused serveri ja kliendi jaoks. Kui need sündmused täidetakse, ei jää enam sündmusi edasise töötlemise jaoks ja Peata tagastatakse kontroll. Simuleerimine on lõpetatud. Simulator::Run Jäänud on vaid enda taga koristamine. See toimub globaalsete funktsioonide väljakutsumisega.

Simulator::Destroy Simulator::Destroy. Kuna abistavate funktsioone (või madala taseme koodi ns‑3) kutsutakse, mis on korraldatud nii, et simulaatorisse on sisse ehitatud nupud kõigi loodud objektide hävitamiseks. Te ei pea jälgima ühtegi neist objektidest iseseisvalt — kõik, mida te pidi tegema, oli helistada Simulator::Destroy ja välja minna. Ns‑3 süsteem teeb selle raske töö teie eest. Meie esimese ns‑3 skripti, first.cc, ülejäänud read teevad just seda:

Simulator::Destroy ();
return 0;
}

Millal simulaator peatub?

Ns‑3 on diskreetse sündmuse simulaator (DE). Sellises simulaatoris on iga sündmus seotud selle toimumise ajaga ning simuleerimine jätkub sündmuste töötlemisega nende esinemise järjekorras simuleerimise käigus. Sündmused võivad põhjustada tulevaste sündmuste planeerimist (näiteks taimer võib end ümber planeerida, et lõpetada arvestamine järgmises intervallis).

Alguses sündmused algatatakse tavaliselt objekti poolt, näiteks IPv6 plaanib teenuste kindlaksmääramise võrgus, naabrite päringud jne. Rakendus plaanib esimest paketi saatmise sündmust jne. Kui sündmus töödeldakse, võib see genereerida null, üks või mitu sündmust. Simuleerimise käigus juhtuvad sündmused, lõpetades lihtsalt või tekitades uusi. Simulatsioon peatub automaatselt, kui sündmuste järjekord on tühi või kui tuvastatakse eriline sündmus Peata. Sündmus Peata genereeritakse funktsiooniga Simulator::Stop (peata aeg).

On tüüpiline juhtum, kus Simulator::Stop on absoluutne vajadus simuleerimise peatamiseks: kui on enesetootvad sündmused. Enesetootvad (või korduvad) sündmused on sündmused, mis alati ümber plaanitakse. Seetõttu hoiavad nad alati sündmuste järjekorra mitte tühjana. Paljud protokollid ja moodulid sisaldavad korduvaid sündmusi, näiteks:

• FlowMonitor — perioodiline kontroll kadunud pakettide suhtes;

• RIPng — perioodiline teabetabeli värskenduste saatmine;

• jne.

Sellistel juhtudel Simulator::Stop on vajalik simuleerimise korrektseks peatamiseks. Lisaks, kui ns‑3 on emulatsioonirežiimis, kasutatakse RealTimeSimulatori, et sünkroonida simuleerimise kella masina kellaga ja Simulator::Stop on vajalik protsessi peatamiseks.

Paljud õpikute simuleerimisprogrammid ei kutsu Simulator::Stop selgelt, kuna need lõpetatakse automaatselt, kui järjekorras olevad sündmused meeldivad. Kuid need programmid aktsepteerivad ka kutset Simulator::Stop. Näiteks järgnev täiendav käsk esimeses programmikoodis ajastab selge peatamise 11. sekundil:

+ Simulator::Stop (Seconds (11.0));
  Simulator::Run ();
  Simulator::Destroy ();
  return 0;
}

Ülaltoodud ei muuda tegelikult selle programmi käitumist, kuna see konkreetne simuleerimine lõppeb loomulikult 10 sekundi pärast. Kuid kui muudate peatamise aja ülaltoodud käsus 11 sekundilt 1 sekundile, märkasite, et simuleerimine peatub enne, kui suvaline väljund ekraanile jõuab (kuna väljund toimub umbes 2 sekundi jooksul simuleerimise ajast).

On oluline kutsuda Simulator::Stop enne Simulator::Run kutset; vastasel juhul ei pruugi Simulator::Run kunagi tagastada juhtimist põhiprogrammile peatamise täitmiseks!

4.2.9 Teie stsenaariumi koostamine

Oleme teie lihtsate skriptide loomise teinud triviaalseks. Kõik, mis teil on vaja teha, on oma skript paigutada katalooge scratch, ja see kogutakse automaatselt, kui te käivitate Waf. Proovime. Naaske ülemise taseme katalooge ja kopeerige examples/tutorial/first.cc kausta scratch

$ cd ../..
$ cp examples/tutorial/first.cc scratch/myfirst.cc

Nüüd koostage oma esimene näiteskript, kasutades waf:

$ ./waf

Te peaksite nägema sõnumeid, et teie esimene näide on edukalt loodud.

Waf: Siseneb kataloogisse `/home/craigdo/repos/ns-3-allinone/ns-3-dev/build'
[614/708] cxx: scratch/myfirst.cc -> build/debug/scratch/myfirst_3.o
[706/708] cxx_link: build/debug/scratch/myfirst_3.o -> build/debug/scratch/myfirst
Waf: Lahkub kataloogist `/home/craigdo/repos/ns-3-allinone/ns-3-dev/build'
'build' lõpetatud edukalt (2.357s)

Nüüd saate näidet käivitada (pange tähele, et kui koostate oma programmi kataloogis scratch, peate seda ka käivitama sealt) scratch):

$ ./waf --run scratch/myfirst

Te peaksite nägema sarnast väljundit:

Waf: Siseneb kataloogisse `/home/craigdo/repos/ns-3-allinone/ns-3-dev/build'
Waf: Lahkub kataloogist `/home/craigdo/repos/ns-3-allinone/ns-3-dev/build'
'build' lõpetatud edukalt (0.418s) Saadetud 1024 baiti aadressile 10.1.1.2
Saabunud 1024 baiti aadressilt 10.1.1.1
Saabunud 1024 baiti aadressilt 10.1.1.2

Siit näete, et kompileerimissüsteem kontrollib, et fail on koostatud, ja seejärel käivitab selle. Te näete, et komponentide logis Echo kliendil on kirjas, et see saatis ühe 1024-baidise paketi Echo serverile 10.1.1.2. Te näete ka komponentide logimist Echo serveris, mis ütleb, et see sai 10.1.1.1-elt 1024 baiti. Echo server saadab paketi tagasi ja näete Echo kliendi logis, et see sai oma paketi serverilt tagasi.

4.3 ns-3 Allikasood

Nüüd, kui olete kasutanud mõningaid ns-3 abivahendeid, võite vaadata mõningaid allika koode, mis seda funktsionaalsust rakendavad. Kõige värskemat koodi saab vaadata meie veebiserveris järgmisel lingil: https://gitlab.com/nsnam/ns-3-dev.git. Seal näete Mercuriali kokkuvõtete lehte meie ns-3 arenduspuu jaoks. Lehe ülaosas näete mitmeid linke,

summary | shortlog | changelog | graph | tags | files

Jätkake ja valige link failidele. Nii näeb enamik meie hoidlatest välja:

drwxr-xr-x                               [up]
drwxr-xr-x                               bindings python  files
drwxr-xr-x                               doc              files
drwxr-xr-x                               examples         files
drwxr-xr-x                               ns3              files
drwxr-xr-x                               scratch          files
drwxr-xr-x                               src              files
drwxr-xr-x                               utils            files
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 560    .hgignore        file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 1886   .hgtags          file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 1276   AUTHORS          file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 30961  CHANGES.html     file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 17987  LICENSE          file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 3742   README           file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 16171  RELEASE_NOTES    file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 6      VERSION          file | revisions | annotate
-rwxr-xr-x 2009-07-01 12:47 +0200 88110  waf              file | revisions | annotate
-rwxr-xr-x 2009-07-01 12:47 +0200 28     waf.bat          file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 35395  wscript          file | revisions | annotate
-rw-r--r-- 2009-07-01 12:47 +0200 7673   wutils.py        file | revisions | annotate

Meie skriptide näidised asuvad kataloogis examples. Kui klõpsate näidistel, näete alamkaustade loendit. Üks fail alamkaustas on tutorial — first.cc. Kui klõpsate first.cc , näete koodi, mida olete just uurinud.

Allika kood asub peamiselt kataloogis srcSaate lähtekoodi vaadata, klikkides kaustal või klikkides kaustade paremal küljel olevatel faililinkidel. Kui klikkite kaustal src, näete src alamkaustade loendit. Kui siis klikkite alamkaustal core, leiate failide loendi. Esimene fail, mille te näete (selle juhendi kirjutamise hetkel) — abort.h. Kui klikkite lingil abort.h, suunatakse teid lähtefailile, mis abort.h, sisaldab kasulikke makrosid skriptidest väljumiseks, kui tuvastatakse ebanormaalsed tingimused. Selle peatüki jooksul kasutatud abifailide lähtekood asub kaustas src/Applications/helper. Ärge kartke kaustapuu kaevamisest, et mõista, kus mis on, ja tutvuda ns‑3 programmistiku stiiliga.

Allikas: habr.com