Õpik ns-3 simulatiivi kohta. Peatükk 4

peatükid 1,2
peatükk 3

4 Kontseptsiooni ülevaade
4.1 Peamised abstraktsioonid
4.1.1 Node (Sõlm)
4.1.2 Application (Rakendus)
4.1.3 Channel (Kanal)
4.1.4 Net Device (Võrku seadmed)
4.1.5 Topoloogilised abivahendid
4.2 Esimene skript ns-3
4.2.1 Boilerplate kood
4.2.2 Ühendatavad moodulid
4.2.3 Nimi ruum ns3
4.2.4 Logimine
4.2.5 Peamine funktsioon
4.2.6 Topoloogiliste abivahendite kasutamine
4.2.7 Rakenduse kasutamine
4.2.8 Simulaator
4.2.9 Teie stsenaariumi koostamine
4.3 ns-3 Allikakood

Peatükk 4

Kontseptsiooni ülevaade

Esimene asi, mida me peame tegema enne, kui hakkame uurima või kirjutama koodi ns-3, on selgitada mõned põhikontseptsioonid ja abstraktsioonid süsteemis. Paljuski võib see mõnedele tunduda ilmne, kuid soovitame seda jaotist lugeda, et veenduda, et alustate tugeva aluse pealt.

4.1 Peamised abstraktsioonid

Sel jaotisel vaatame üle mõned terminid, mida tavaliselt kasutatakse võrgus, kuid millel on ns-3 kontekstis spetsiifiline tähendus.

4.1.1 Node (Sõlm)

Interneti slängis nimetatakse arvutit, mis on ühendatud võrku, hostiks või mõnikord lõpp-süsteemiks. Kuna ns-3 on võrgusimulaator, 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 ja mis tuleneb graafiteooriast — sõlm.node).

Ns-3-s on arvutiseadme põhialum on sõlm. Seda aluseid esindab C++ klass Node. Klass NodeNode sõlm (Node) pakub meetodeid arvutiseadmete esitlemiseks simuleerimistes.

Te peate mõistma Sõlm kuidas arvuti, kuhu lisate funktsionaalsust, töötab. Lisate selliseid asju nagu rakendused, protokollide koondud ja riistvarakaardid koos draiveritega, mis võimaldavad arvutil teha kasulikku tööd. Me kasutame ns-3-s sama põhistruktuuri.

4.1.2 Application (Rakendus)

Tavaliselt jaotatakse arvutitarkvara kaheks laiemaks klassiks. Süsteemitarkvara korraldab erinevaid arvutiressursse, nagu mälu, protsessoritsüklid, kõvaketas, võrk jne, teatud arvutusmudeli kohaselt. Süsteemitarkvara ei kasuta neid ressursse otse kasutajale kasu toovate ülesannete täitmiseks. Kasutaja käivitab tavaliselt rakenduse, et saavutada kindel eesmärk, mis omakorda saab ja kasutab ressursse, mida haldab süsteemitarkvara.

Tihti tõmmatakse süsteemi ja rakendustarkvara vahele piir, kui toimub privileegitaseme muutus, mis esineb operatsioonisüsteemi murede korral. ns‑3-s ei ole tegelikult operatsioonisüsteemi kontseptsiooni ja seega ka privileegitasemeid või süsteemikõnesid. Meil on, siiski, rakenduse idee. Nagu «reaalses maailmas», töötavad tarkenduse rakendused arvutites ülesannete täitmiseks, nii töötavad ns‑3 rakendused ns‑3 sõlmedes simuleeritud maailmas simuleerimise juhtimiseks.

ns-3-s on süsteemi põhistruktuuri abstraktsioon, mis genereerib teatud tegevuse simuleerimiseks; see on rakendus. See abstraktsioon on C++ klassi Application (rakendus) kaudu esindatud. Klass Application pakub meetodeid meie kasutaja taseme rakenduste esitlemiseks simuleerimistes. Arendajatelt oodatakse, et nad spetsialiseerivad klassi Application objekt-orienteeritud programmeerimise mõttes, et luua uusi rakendusi. Selles juhendis kasutame klassi Application spetsialiseerimisi, mida nimetatakse UdpEchoClientApplication ja UdpEchoServerApplication. Nagu oodata oli, koosnevad need rakendused klient/server rakenduste kogumist, mida kasutatakse võrgupakettide genereerimiseks ja kaja-simulaatsiooniks.

4.1.3 Channel (Kanal)

Reaalses maailmas saab arvuti võrku ühendada. Tihti nimetatakse andmete edastamiseks kasutatavaid keskkondi kanaliteks. Kui ühendate Etherneti kaabli seinakontakti, ühendate arvuti Etherneti suhtluskanaliga. Simuleeritud maailmas ns-3 on sõlm ühendatud objekti külge, mis esindab suhtluskanalit. Siin on suhtlusalase alamsüsteemi peamine abstraktsioon kanal ning see on esitatud C++ klassiga Channel (kanal).

Klass ChannelChannel pakub meetodeid alamsüsteemi objektide koostoime haldamiseks ja nendele sõlmede ühendamiseks. Kanaleid saavad arendajad ka objekti-orienteritud programmeerimise kontekstis spetsialiseerida. Kanali spetsialiseerumine võib mudeldada midagi nii lihtsat nagu kaabel. Spetsialiseeritud kanal võib mudeldada ka keerulisemaid objekte, näiteks suurt Etherneti lülitit või kolmemõõtmelist ruumi, mis on täis takistusi juhtmevabadest võrkudest.

Kasutame käesolevas juhendis spetsialiseeritud versioone kanalist, mida nimetatakse CsmaChannelCsmaChannel, PointToPointChannelPointToPointChannel ja WifiChannelWifiChannel. CsmaChannel, näiteks simuleerib suhtlusvõrgu versiooni, mis rakendab mitme juurdepääsu kommunikatsioonikeskkonda kande juhtimisega. See annab meile Etherneti sarnased funktsioonid.

4.1.4 Net Device (Võrku seadmed)

Varem oli nii, et kui soovite arvutit võrku ühendada, pidite ostma teatud võrgukaabli ja riistvara seadme, mida nimetatakse (PC terminoloogias) perifeeriakaardiks, mille peate arvutisse paigaldama. Kui perifeeriakaardil on teatud võrgufunktsioonid, nimetatakse neid võrgu liidesekaardiks või võrgu kaartideks. Tänapäeval tarnitakse enamiku arvutite korral koos integreeritud võrgu liidese riistvaraga ja kasutajad ei käsitle neid eraldi seadmetena.

Võrgukaart ei tööta ilma draiverprogrammi, mis juhib tema riistvara. Unixis (või Linuxis) klassifitseeritakse osa perifeerseid seadmeid seadmetena. Seadmeid hallatakse seadme draiverite (device drivers) abil, samas kui võrgu seadmeid (NIC) hallatakse võrgu seadme draiverite (network device drivers) ja sisaldavad kogunime "võrguseadmestik" (võrguseadmestik). Unixis ja Linuxis pöördute võrgu seadmete poole selliste nimede kaudu nagu näiteks eth0.

ns-3s võrgu seadme abstraktsioon katab nii tarkvarajuhendi kui ka simuleeritud riistvara. Simulatsiooni ajal on võrgu seade 'paigaldatud' sõlmele, et võimaldada sellel teistega kanalite kaudu suhelda. Nagu reaalne arvuti, võib sõlm olla ühendatud mitme kanaliga erinevate seadmete kaudu. NetDevices.

Võrgu seadme abstraktsioon on esindatud C++ klassiga NetDevice. Klass NetDevice pakub meetodeid ühenduste haldamiseks Node'i ja Channel'i objektidega; ning neid võivad arendajad spetsialiseerida objektorienteeritud programmeerimise kontekstis. Selles juhendis kasutame mitmeid spetsialiseeritud versioone NetDevice'ist, mille nimed on CsmaNetDevice, PointToPointNetDevice ja WifiNetDevice. Nii nagu Etherneti võrkaadapter on mõeldud töötama Ethernet, CsmaNetDevice töötamiseks CsmaChannel, PointToPointNetDevice töötamiseks PointToPointChannel, ja WifiNetDevice — mõeldud töötama WifiChannel.

4.1.5 Topoloogilised abivahendid

Reaalsetes võrkudes leiate host-arvuteid, millel on lisatud (või integreeritud) võrkaartid. ns-3-s ütleksime, et näete sõlmi, millel on ühendatud NetDevices. Suures simuleeritud võrgus peate korraldama ühendused paljude objektide vahel. Sõlm, NetDevice ja Kanal.

Kuna NetDevices'i ühendamine sõlmedega, NetDevices'i ühendamine kanalitega, IP-aadresside määramine jne ns-3-s on tavaline ülesanne, et seda võimalikult lihtsaks teha, pakume nn topoloogilisi abivahendeid. Näiteks NetDevice'i loomiseks on vaja läbi viia palju ns-3 tuuma operatsioone: lisada MAC-aadress, seadistada see seadme Node sisse, seadistada sõlme protokolli virna ning seejärel ühendada NetDevice Channeliga. Veel rohkem operatsioone on vajalik, et ühendada mitu seadet mitme punktiga kanalitega ja seejärel ühendada eraldi võrgud ühtseks võrguks (Internetworks). Pakume abivahendeid topoloogia, mis teie mugavuse huvides ühendab need arvukad operatsioonid lihtsasti kasutatavasse mudelisse.

4.2 Esimene skript ns-3

Kui olete süsteemi installinud, nagu eespool soovitatud, leidub teil ns‑3 versioon kaustas nimega repos teie kodukaustas. Liikuge kausta release

Kui teil sellist kausta ei ole, siis te ei määranud ns‑3 versiooni koostamisel väljundikausta, koostage see järgmiselt:
$ ./waf configure --build-profile=release --out=build/release,
$ ./waf build

seal peaksite nägema kausta struktuuri, mis sarnaneb järgmisele:

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 kausta examples/tutorial. Seal peaksite nägema faili nimega first.cc. See on skript, mis loob lihtsa punkt-punkt ühenduse kahe sõlme vahel ja edastab ühe paketi sõlmede vahel. Vaatame seda skripti rida-realt, selleks avame first.cc oma lemmikredaktoris.

4.2.1 Boilerplate kood
Faili esimene rida on redigeerimistüüp emacs. See ütleb emacsile vormindamistingimustest (koodistiil), mida kasutame oma lähtekoodis.

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

See alati üsna vaieldav küsimus, seega peame selgust tooma, et seda kohe kõrvaldada. Projekt ns-3, nagu enamus suuri projekte, on võtnud kasutusele kodeerimise stiili, millega kogu esitatud kood peab vastama. Kui soovite oma koodi projekti lisada, peate lõpuks järgima ns-3 kodeerimisstandardit, 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 väljanägemisega ja rakendada seda standardit iga kord, kui töötate meie koodiga. Kogu arendajate meeskond ja panustajad nõustusid selle üle pärast teatud nurinat. Ülaltoodud emacs'i režiimi rida lihtsustab korrektset vormindamist, kui kasutate emacs'i redigeerijat.

Simulaator ns-3 on litsentseeritud kasutades GNU üldise avaliku litsentsi. Näete iga ns-3 levitamise faili juures vastavat juriidilist GNU pealkirja. Sageli võite näha ühte autorikaitse teatist ns-3 projektis osalevate asutuste 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 Ühendatavad moodulid

Kood algab rida kaasamisoperatoorega (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 soovime aidata meie kõrgema taseme skriptide kasutajaid süsteemis oleva suure hulga päisefailidega toime tulla, grupeerime need vastavalt nende kasutamisele suuremates moodulites. Pakume ühte päisefaili, mis laadib rekurssiivselt kõik selles moodulis kasutatavad päisefailid. Selle asemel, et otsida, milline päis vajalik on, ja võib-olla õigete sõltuvuste loendit saada, anname teile võimaluse laadida rühm faile suure detailitunne. See ei ole kõige tõhusam lähenemine, kuid see muudab skriptide kirjutamise kindlasti lihtsamaks.

Iga kaasatud ns‑3 fail paigutatakse kaustasse nimega ns3 (ehituskaust), et vältida failinimede konflikte ehitusprotsessi ajal. Fail ns3/core-module.h vastab ns‑3 moodulile, mille leiate kaustast src/core teie installitud versioonis. Selle kausta loendist leiate suure hulga päisefailide. Kui teete ehituse, Waf paigutab avalikke pealkirjafailid kausta ns3 alamkausta build/debug

Kui teil sellist kausta ei ole, siis te ei määranud ns‑3 versiooni koostamisel väljundikausta, koostage see järgmiselt:
$ ./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 genereerib automaatselt ka mooduli include-faili, et laadida kõiki avalikke pealkirjafailid. Kuna te järgite seda juhendit, olete te juba teinud

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

et seadistada projekt debug-kogude tegemiseks, mis sisaldavad näiteid ja teste. Te olete ka teinud

$ ./waf

et koguda projekti. Nii et nüüd, kui vaatate kausta ../..//build/debug/ns3, leiate seal, muuhulgas, eelmises näidatud nelja mooduli pealkirjafailid. Te võite vaadata nende failide sisu ja leida, et nad sisaldavad kõiki avalikke faile, mida vastavad moodulid kasutavad.

4.2.3 Nimi ruum ns3

Järgmine rida skripti first.cc on nimede ruumi deklareering.

using namespace ns3;

ns‑3 projekt on realiseeritud C++ nimiruumis, mida nimetatakse ns3. See rühmitab kõik ns‑3 seotud kuulutused globaalsetest nimiruumidest väljapoole, mis loodetavasti aitab integreerimisel muu koodiga. C++ operaatori kasutamine toob nimiruumi ns‑3 praegusesse (globaalsesse) deklaratiivses piirkonda. See on veidi keeruline viis öelda, et pärast seda kuulutust ei pea te enam sisestama operaatorit ns3 :: scope enne kogu ns‑3 koodi, et seda kasutada. Kui te ei ole nimiruumidega tuttav, konsulteerige peaaegu iga C++ õpikuga ja võrrelge nimiruumi ns3 std nimiruumi ja kuulutustega. using namespace std; näidisnäidetes väljundoperaatori kasutamisel cout ja voogud.

4.2.4 Logimine

Järgmine skriptirida on selline,

NS_LOG_COMPONENT_DEFINE ("FirstScriptExample");

Kasutame seda väidet mugava kohana meie dokumenteerimissüsteemi aruteluks. Doxygen. Kui vaatate ns-3 projekti veebilehte, leiate navigeerimisribal lingi "Dokumentatsioon". Kui valite selle lingi, jõuate meie dokumentatsiooni lehele. Seal on link "Viimane versioon", mis viib teid ns-3 viimase stabiilse versiooni dokumentatsiooni juurde. Kui valite lingi "API Dokumentatsioon", jõuate ns-3 API dokumentatsiooni lehele.

Lehe vasakul küljel leiate dokumentatsiooni struktuuri graafilise esitluse. Hea koht alustamiseks on "raamat" ns-3 moodulites navigeerimise puus. Kui avate Moodulid, näete ns-3 moodulite dokumentatsiooni nimekirja. Nagu eelnevalt arutatud, on mooduli kontseptsioon siin otseselt seotud moodulisse kuuluvate failidega. ns-3 logimisalajuhendit käsitletakse jaotisest Logimisalajuhendi kasutamine, seega naaseme selle juurde hiljem selles juhendis, kuid saate rääkida eelnevas väites, vaadates moodulit Põhi, seejärel avades raamatu Siluri tööriistad, ja seejärel valides lehe Logging. Klõpsake Logging.

Nüüd peate vaatama dokumentatsiooni Doxygen mooduli jaoks Logging. Lehekülje ülemises osas loetletud makrosid leiate NS_LOG_COMPONENT_DEFINE kirje. Enne lingile minemist vaadake kindlasti logimismooduli "Täpne kirjeldus" läbi, et mõista selle toimimist tervikuna. Selleks võite kerida alla või valida "Rohkem..." diagrammi all.

Kui teil on üldine arusaam, mis toimub, jätkake ja vaadake konkreetse NS_LOG_COMPONENT_DEFINE dokumentatsiooni. Ma ei hakka siin dokumentatsiooni uuesti esitama, kuid kokkuvõtteks ütlen, et see rida kuulutab välja logimise komponendi nimega FirstScriptExample, mis võimaldab sisse ja välja lülitada konsooli logimise sõnumeid nime alusel.

4.2.5 Peamine funktsioon

Järgmistes ridade skripti näete,

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

See on lihtsalt teie programmi (skripti) põhifunktsiooni deklareerimine. Nagu iga C++ programmis, peate määratlema pea funktsiooni, mis käivitub esimesena. Siin ei ole midagi erilist. Teie ns-3 skript on lihtsalt C++ programm. Järgmine rida seab ajataseme 1 nanosekundiks, mis on vaikeväärtus:

Time::SetResolution (Time::NS);

Ajaotus ajas või lihtsalt ajaajaotus on kõige väiksem ajavahemik, mida saab kasutada (kõige väiksem esindatav erinevus kahe ajandme vahel). Saate muuta ajaajaotust täpselt üks kord. See paindlikkust pakkuv mehhanism kasutab mälu, seega, kui ajaajaotus on määratud, vabastame mälu, et vältida edasisi uuendusi. (Kui te ei määra aegajaotust selgelt, on see ühele nanosekundile, ja mälu vabastatakse simulatsiooni alustamisel.)

Järgmisi kahte skriptiliini kasutatakse kahe ajalugu pidamise komponendi sisselülitamiseks, mis on rakendustesse sisse ehitatud EchoClient ja EchoServer:

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

Kui olete lugenud Logimise komponendi dokumentatsiooni, näete, et on olemas mitmeid logimise üksikasjalikkuse tasemeid, mida saate iga komponendi puhul aktiveerida. Need kaks koodirida saadavad silumislogi taset INFO echo klientidele ja serveritele. Sellel tasemel prindib rakendus simulatsiooni ajal sõnumeid pakettide saatmise ja vastuvõtmise ajal.

Nüüd läheme otse asjade juurde, luues topoloogiat ja käivitades simuleerimise. Kasutame topoloogiaalaste abivahendite objekte, et see töö võimalikult lihtsaks muuta.

4.2.6 Topoloogiliste abivahendite kasutamine

Järgmised kaks koodirida meie skriptis loovad tegelikult ns-3 Node objekte, mis esindavad arvuteid simulatsioonis.

NodeContainer nodes;
nodes.Create (2);

Enne kui jätkame, otsime välja dokumentatsiooni klassi NodeContainer. Teine võimalus selle klassi dokumentatsiooni leidmiseks on vahekaart Classes lehekülgedel. Doxygen. Kui Doxygen on juba avatud, liikuge lihtsalt lehe ülaossa ja valige vahekaart Klassen. Peaksite nägema uut vahekaartide komplekti, millest üks on klasside nimekiri. Selle vahekaardi all näete kõiki ns-3 klasse. Kerige allapoole, kuni ns3 :: NodeContainer. Kui leiate klassi, valige see, et minna klassi dokumentatsiooni.

Kuidas me mäletame, on üks meie peamisi abstraktsioone sõlm. See esindab arvutit, kuhu plaanime lisada selliseid asju nagu protokollide tükid, rakendused ja perifeersed kaardid. Topoloogiaalane abiline NodeContainer pakub mugavat viisi mis tahes objektide loomiseks, haldamiseks ja juurdepääsuks Sõlm, mille me loome simuleerimise käivitamiseks. Ülaltoodud esimene rida kuulutab lihtsalt välja NodeContainer, mida me nimetame nodes. Teine rida kutsub metod Create esile objekti nodes jaoks ja palub konteineril luua kaks sõlme. Nagu on kirjeldatud Doxygen, küsib konteiner ns-3 süsteemilt kahe objekti loomist Sõlm ja salvestab näidikud nende objektide kohta endasse.

Skripti abil loodud sõlmed ei tee praegu midagi. Järgmine samm topoloogia loomisel on meie sõlmede ühendamine võrku. Kõige lihtsam võrguvorm, mida toetame, on kahe sõlme vaheline otsekontakt. Loome nüüd sellise ühenduse.

PointToPointHelper

Loodame kahekordset ühendust, järgides tuttavat mustrit, kasutades topoloogilist abivahendit nõrgema tasandi tööde teostamiseks, mis on vajalik ühendamiseks. Meenutame, et meie kaks peamist abstraktsiooni NetDevice ja Kanal. Reaalses maailmas vastavad need terminid enam-vähem perifeersete kaartide ja võrgukaablite tähendusele. Üldiselt on need kaks asja tihedalt seotud ja keegi ei saa loota vahetusele, näiteks seadmete Ethernet ilma juhtmeta ühenduse kaudu. Meie topoloogilised abivahendid järgivad seda tihedat seost ja seetõttu kasutatakse selles stsenaariumis ühte objekti PointToPointHelper ns-3 objektide seadistamiseks ja ühendamiseks PointToPointNetDevice ja PointToPointChannel. Järgmised kolm rida stsenaariumis:

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

Esimene rida,

PointToPointHelper pointToPoint;

loob pöörde abil objekti eksemplari PointToPointHelper. Üldiselt vastab järgmine rida

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

ütleb objektile PointToPointHelper kasutada väärtust „5 Mbit/s“ (viis megabitti sekundis) kui „DataRate».

Spetsiifilisemast vaatenurgast vastab rida „DataRate“ sellele, mida me nimetame atribuudi PointToPointNetDevice. Kui vaatate Doxygen klassile ns3::PointToPointNetDevice ja meetodi dokumentatsioonis GetTypeId leiate seadme jaoks määratud atribuutide nimekirja. Nende seas on atribuut „DataRate“. Enamik kasutajale nähtavaid ns‑3 objekte sisaldab sarnaseid atribuutide loendeid. Kasutame seda mehhanismi simuleerimise lihtsaks kohandamiseks ilma ümberkompileerimiseta, nagu näete järgmisest osast.

Sarnaselt „DataRate“ PointToPointNetDevice'is leiate atribuudi „Delay“, mis on seotud PointToPointChannel'iga. Lõppväli,

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

ütleb PointToPointHelper kasutada väärtust „2 ms“ (kaks millisekundit) levimisviivituse väärtusena kanalil, mille ta hiljem loob.

NetDeviceContainer

Praeguseks on meie stsenaariumis NodeContainer, mis sisaldab kahte sõlme. Meil on PointToPointHelper, mis on ette valmistatud objektide loomiseks PointToPointNetDevices ja ühendame need objektiga PointToPointChannel. Nagu me kasutasime sõlmede loomisel abiobjekti topoloogiast NodeContainer, palume PointToPointHelper teha meie nimel töö, mis seondub seadmete loomise, seadistamise ja paigaldamisega. Me vajame nimekirja kõigist loodud objektidest NetDevice, seega kasutame NetDeviceContainer nende salvestamiseks, nagu me kasutasime NodeContainer meie loodud sõlmede salvestamiseks. Järgmised kaks koodirida,

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

lõpetavad seadmete ja kanali seadistamise. Esimene rida kuulutab välja eespool mainitud seadme konteineri, samas kui teine teeb peamise töö. Meetod Installeerida objekti PointToPointHelper vastu võtma NodeContainer nagu parameeter. Siseriides NetDeviceContainer iga sõlme jaoks, mis asub NodeContainer loomiseks (punkt-punkt ühenduseks peab neid olema täpselt kaks) PointToPointNetDevice loodud ja salvestatud seadmete konteineris. PointToPointChannel loodud ja sellele on ühendatud kaks PointToPointNetDevices. Pärast objektide loomist kasutatakse atribuute, mis olid PointToPointHelper, vastava atribuutide initsialiseerimiseks loodud objektides.

Pärast kutsumist pointToPoint.Install (nodes) Meil on kaks sõlmpunkti, kummagi käes punkt-punkt seadmega ja üks punkt-punkt kanal nende vahel. Mõlemad seadmed on konfigureeritud edastama andmeid kiirusel viis megabit sekundis ja edasiande latentsus kanalil on kaks millisekundit.

InternetStackHelper

Nüüd on meil sõlmpunktid ja seadmed seadistatud, kuid meie sõlmpunktides ei ole protokolli steke. Järgmised kaks rida koodi hoolitsevad selle eest.

InternetStackHelper stack;
stack.Install (nodes);

InternetStackHelper on topoloogiline abiline Interneti stekide jaoks, sarnane PointToPointHelper'ile punkt-punkt seadmete jaoks. Meetod Installeerida võtab parameetrina NodeContainer'i. Selle täitmisel seadistab see Interneti steki (TCP, UDP, IP jne) igas konteineri sõlmpunktis.

Ipv4AddressHelper

Järgmiseks peame seadmed siduma IP-aadressidega. Pakume topoloogiat aitab IP-aadresside jaotuse haldamiseks. Ainus kasutajale nähtav API on põhja IP-aadressi ja alamvõrgu maske seadmine, mida kasutatakse tegelikul aadresside jaotusel (see toimub abi sisemises madalamal tasemel). Järgmised kaks rida koodi meie skriptinäites first.cc,

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

deklareerivad aadressi abieksemplari ja ütlevad, et see peab hakkama jagama IP-aadresse võrgust 10.1.1.0, kasutades määramiseks bitimaski 255.255.255.0. Vaikimisi alustavad jaotatud aadressid numbrist üks ja suurenevad monotoonselt, seega esimene aadress, mis sellest baasist jaotatakse, on 10.1.1.1, seejärel 10.1.1.2 jne. Tegelikult, madalamal tasemel salvestab süsteem ns-3 kõik jaotatud IP-aadressid ja genereerib fataalse vea, kui te suvaliselt loote olukorra, kus sama aadress genereeritakse kaks korda (ühtlasi on seda viga raske siluda).

Järgmine koodirida,

Ipv4InterfaceContainer interfaces = address.Assign (devices);

täidab aadressi tegelikku määramist. ns‑3-s loome me IP-aadressi ja seadme vaheline seos, kasutades objekti Ipv4Interface. Nii nagu meil on mõnikord vaja loetelu võrguseadmetest, mille on loonud abistaja edasiseks kasutamiseks, on meil mõnikord vaja ka objektide loetelu Ipv4Interface. Ipv4InterfaceContainer pakub seda funktsionaalsust.

Oleme ehitanud punkt-punkti võrgu, millel 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 põhiklassi spetsiifilist versiooni Application ns‑3-st, mis kannab nime UdpEchoServerApplication ja UdpEchoClientApplication. Nagu ka eelnevatel kordadel, kasutame põhielementide seadistamiseks ja haldamiseks abistavaid objekte. Siin kasutame UdpEchoServerHelper ja UdpEchoClientHelperobjekte, et muuta meie elu lihtsamaks.

UdpEchoServerHelper

Järgmised koodiread meie esimeses skriptis first.cc kasutatakse UDP eko serveri rakenduse seadistamiseks ühes varasemalt loodud sõlmes.

UdpEchoServerHelper echoServer (9);

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

Esimene koodirida ülaltoodud lõigus loob UdpEchoServerHelper. Nagu ikka, ei ole see iseseisev rakendus, vaid objekt, mis aitab meil luua reaalset rakendust. Üks meie kokkulepetest on edastada vajalikud atribuudid abiojekti konstruktorile. Antud juhul ei saa abiesaaja midagi kasulikku teha, kui tal ei ole teada sadama numbrit, millel server ootab pakette; see number peab olema tuntud ka kliendile. Sellisel juhul edastame abiojekti konstruktorile sadama numbri. Konstruktor omakorda lihtsalt täidab SetAttribute edastatud väärtusega. Hiljem, kui soovite, saate SetAttribute abil seada muu atribuudiväärtuse 'Sadama'.

Sarnaselt paljudele teistele abiojekti objektidele on objekt UdpEchoServerHelper meetod Installeerida. Selle meetodi täitmine loob tegelikult põhielektrooni rakenduse ja sidub selle sõlmega. Huvi pärast, meetod Installeerida vastu võtma NodeContainter moodustab parameetrina nagu ka teised Installeerida meetodid, mida oleme näinud.

Kasutatav C++ varjatud teisendus, mis töötab siin, võtab meetodi tulemuse node.Get (1) (mis tagastab nutika näidiku sõlme objekti peale — Ptr ) ja kasutab seda konstruktoris anonüümse objekti jaoks NodeContainer, mis edastatakse seejärel meetodile Installeerida. Kui te ei suuda C++ koodis määratleda, millise allkirja meetod kompileerub ja täidetakse, otsige varjatud teisenduste hulgast.

Nüüd näeme, et echoServer.Install kavatseb installida rakenduse UdpEchoServerApplication leitud NodeContainer, mida kasutame oma sõlmede haldamiseks, sõlm indeksiga 1. Meetod Installeerida tagastab konteineri, mis sisaldab näidikuid kõikidele rakendustele (antud juhul ainult ühele, kuna edastasime anonüümse NodeContainer, mis sisaldab ühte sõlme), loodud abistaja poolt.

Rakendustel tuleb näidata hetke, mil liikluse genereerimine algab „start“ ja võib osutuda vajalikuks ka näidata aega, mil see lõpetada „stop“. Pakume mõlemaid parameetreid. Need ajad määratakse ApplicationContainer Alusta ja Stop. Need meetodid võtavad vastu Aegtüüpi parameetreid. Selles juhul kasutame C++ jagatud teisenduste järjestust, et võtta C++ 1.0 ja muunda see objekti tns‑3 Aja, kasutades objekti Sekundid sekunditeks tõlkimiseks. Pidage meeles, et konversioonireegleid võivad kontrollida mudeli autor, ja C++-l on oma reeglid, seega ei saa te alati loota, et parameetrid muudetakse nii, nagu olete oodanud. Kaks rida,

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

toob kaasa selle, et kõlakuulamise rakendus käivitub (lülitatakse automaatselt sisse) ühe sekundi pärast simuleerimise algust ja peatub (lülitatakse välja) kümne sekundi pärast simuleerimist. Kuna oleme kuulutanud simuleerimise sündmuse (rakenduse peatamise sündmus), mis täidetakse kümne sekundi pärast, simuleeritakse vähemalt kümne sekundi võrgu töö.

UdpEchoClientHelper

Kliendiprogramm echo seadistatakse praktiliselt samamoodi nagu server. On olemas põhiobjekt UdpEchoClientApplication, mida haldab
UdpEchoClientHelper.

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

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

Kuid meie eho-kliendi jaoks tuleb seadistada viis erinevat atribuudid. Esimesed kaks atribuudid seadistatakse loomise ajal. UdpEchoClientHelperMe edastame parameetrid, mida kasutatakse (abiõiguslas) atribuutide seadistamiseks. «RemoteAddress» ja «RemotePort» vastavalt meie kokkuleppele vajalike parameetrite edastamiseks abiõiguslase konstruktorisse.

Tuletame meelde, et kasutasime Ipv4InterfaceContainer IP-aadresside jälgimiseks, mille oleme oma seadmetele määranud. Nullliides konteinerite liideses vastab nullsõlme IP-aadressile sõlmede konteineris. Esimene liides konteinerite liideses vastab esimese sõlme IP-aadressile sõlmede konteineris. Nii et esimeses koodirea (üleval) loome abiõiguslase ja anname talle teada, et kliendi eemalolev aadress on IP-aadress, mis on määratud sõlmele, kus server asub. Samuti ütleme, et tuleb korraldada pakettide saatmine üheksandale pordile.

Atribuut «MaxPackets» teavitab klienti maksimaalsest paketihulgast, mille me saame saatma simuleerimise ajal. Atribuut «Interval» ütleb kliendile, kui kaua oodata pakettide vahel, ja atribuut «PacketSize» ütleb kliendile, kui suur peaks olema paketi koormus. Selle atribuutide kombinatsiooniga anname kliendile teada, et saata üks 1024-baidine pakk.

Nagu ka eho-serveri puhul, määrame eho-klientidele atribuudid Alusta ja Stop, kuid siin käivitame kliendi sekundi pärast serveri sisselülitamist (kaks sekundit pärast simuleerimise algust).

4.2.8 Simulaator

Selles etapis peame simuleerimise käivitama. Seda tehakse globaalsete funktsioonide abil Simulator::Run.

Simulator::Run ();

Kui me varem meetodeid kutsusime,

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

oleme tegelikult planeerinud sündmused simulaatoris 1,0 sekundiks, 2,0 sekundiks ja kaks sündmust 10,0 sekundiks. Pärast kutset Simulator::Run, süsteem hakkab vaatama planeeritud sündmuste loendit ja neid täitma. Esiteks käivitab see sündmuse 1,0 sekundi pärast, mis aktiveerib kaja-serveri rakenduse (see sündmus võib omakorda planeerida palju teisi sündmusi). Seejärel käivitab ta sündmuse, mis on planeeritud ajaks t = 2,0 sekundit, mis käivitab kaja-kliendi rakenduse. Veel kord, see sündmus võib planeerida veel palju sündmusi. Sündmuse käivitamise rakendamine kaja-kliendis alustab simulatsiooni andmeedastusfaasi, saates paketi serverisse.

Paketi saatmise toiming serverisse kutsub esile sündmuste ahela, mis planeeritakse automaatselt taustal ja mis teostavad kaja-signaalide pakettide saatmise mehhanismi vastavalt sünkroniseerimise parameetritele, mille oleme stsenaariumis määranud.

Kokkuvõttes, kuna saadame vaid ühe paketi (tuletame meelde, et atribuut MaxPackets oli seadistatud ühikuks), selle ainsa kliendi kaja-päringu poolt algatatud sündmuste ahel lõpeb ja simuleerimine läheb oote-režiimi. Nagu see juhtub, jäävad planeeritud sündmusteks sündmused Stop serveri ja kliendi jaoks. Kui need sündmused on täidetud, ei jää edasisteks töötlemiseks enam sündmusi ja Simulator::Run tagastab kontrolli. Simulatsioon on lõpetatud.

Tuleb vaid enda pärast koristada. Seda tehakse globaalset funktsiooni kutsudes Simulator::Destroy. Kuna on kutsutud abifunktsioone (või madala taseme koodi ns-3), mis on organiseeritud nii, et simulaatorisse on lisatud hävituskonksud kõigi loodud objektide hävitamiseks. Te ei pea neid objekte ise jälgima — kõik, mida peate tegema, on kutsuda Simulator::Destroy ja lahkuda. Ns-3 süsteem teeb selle raske töö teie eest. Meie esimese ns-3 skripti, first.cc, järelejäänud read teevadki seda:

Simulator::Destroy ();
return 0;
}

Millal simulaator peatub?

ns-3 on diskreetsete sündmuste simulaator (DE). Sellises simulatsioonis on iga sündmus seotud oma täitmise ajaga, ja simulatsioon jätkub sündmuste töötlemisega nende esinemise järjekorras simuleerimise käigus. Sündmused võivad põhjustada tulevaste sündmuste planeerimist (näiteks taimer võib ennast ümberplaneerida, et järgmisel ajavahemikul arve lõpetada).

Algseid nädalad algatatakse objektiga, näiteks IPv6 plaanib teenuste tuvastamise jagamisvõrgus, naabrite päringute ja muu sarnase. Rakendus kavandab esimest paketi saatmise sündmust jne. Kui sündmus töödeldakse, võib see genereerida null, ühe või mitu sündmust. Simulatsiooni käigus toimuvad sündmused, lihtsalt lõpetades või genereerides uusi. Simulatsioon peatub automaatselt, kui sündmuste järjekord on tühi või kui tuvastatakse eriline sündmus. Stop. Sündmus Stop genereeritakse funktsiooni Simulator::Stop (aja peatumine).

On tüüpiline olukord, kus Simulator::Stop on äärmiselt vajalik simulatsiooni peatamiseks: kui on enesetoetavad sündmused. Enesetoetavad (või korduvad) sündmused - need on sündmused, mis alati uuesti kavandatakse. Seetõttu hoiavad nad alati sündmuste järjekorra mitte tühi. On palju protokolle ja mooduleid, mis sisaldavad korduvaid sündmusi, näiteks:

• FlowMonitor - perioodiline kontroll kadunud pakettide üle;

• RIPng - perioodiline teave marsruudi tabelite ajakohastamise kohta;

• jne.

Sel juhul Simulator::Stop on vajalik simuleerimise korrektselt lõpetamiseks. Lisaks, kui ns-3 on emulatsioonirežiimis, kasutatakse RealtimeSimulator'i, et sünkroonida simulatsioonikell masina kellaga ja Simulator::Stop on vajalik protsessi peatamiseks.

Paljud õpikutes toodud simulatsiooniprogrammid ei kutsu Simulator::Stop selgelt välja, kuna need lõpetatakse automaatselt, kui sündmuste järjekord on tühi. Siiski võtavad need programmid ka vastu Simulator::Stop'i kutseid. Näiteks järgmine täiendav käsk esimeses programmis planeerib selge peatamise 11. sekundi peal:

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

Eelnimetatud ei muuda tegelikult selle programmi käitumist, kuna see konkreetne simulatsioon lõpeb loomulikult 10 sekundi pärast. Kuid kui saaksite peatamisaega ülaltoodud käsus muuta 11 sekundilt 1 sekundile, märkaksite, et simulatsioon peatub enne, kui väljund ekraanile jõuab (kuna väljund toimub umbes 2 sekundi simulatsiooniaja jooksul).

Oluline on kutsuda Simulator::Stop enne Simulator::Run'i, vastasel juhul ei pruugi Simulator::Run kunagi tagasi anda juhtimist põhiprogrammile, et see peatada!

4.2.9 Teie stsenaariumi koostamine

Oleme teie lihtsate skriptide loomise väga lihtsaks teinud. Kõik, mida peate tegema, on paigutada oma skript katalooge scratch ja see kokku pandakse automaatselt, kui te käivitate Waf. Proovime. Minge tagasi ülatasandi katalooge ja kopeerige examples/tutorial/first.cc kausta scratch

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

Nüüd koondage oma esimene skript, kasutades waf:

$ ./waf

Te peaksite nägema sõnumeid selle kohta, et teie esimene näidis on edukalt loodud.

Waf: Sisenen katalooge `/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: Lahkun katalooge `/home/craigdo/repos/ns-3-allinone/ns-3-dev/build'
'build' lõpetas edukalt (2.357s)

Nüüd saate näidist käivitada (pange tähele, et kui te kogute oma programmi kataloogis scratch, peate selle ka käivitama sealt scratch):

$ ./waf --run scratch/myfirst

Te peaksite nägema sarnast väljundit:

Waf: Sisen katalooge `/home/craigdo/repos/ns-3-allinone/ns-3-dev/build'
Waf: Lahkub kataloogist `/home/craigdo/repos/ns-3-allinone/ns-3-dev/build'
'build' lõpetati edukalt (0.418s) Saadetud 1024 baiti aadressile 10.1.1.2
Saadud 1024 baiti aadressilt 10.1.1.1
Saadud 1024 baiti aadressilt 10.1.1.2

Siin näete, et ehitussüsteem kontrollib, et fail on kokku pandud, ja käivitab selle. Te näete logimist kliendi logis, mis näitab, et see saatis ühe 1024-baidise paketi kajaserverisse 10.1.1.2. Te võite ka näha logimist kajaserveris, mis ütleb, et ta sai 1024 baiti aadressilt 10.1.1.1. Kajaserver kordab paketti vaikselt, ja te näete kliendi logis, et ta sai oma paketi tagasi serverist.

4.3 ns-3 Allikakood

Nüüd, kui olete kasutanud mõned abistajad ns‑3, võite vaatama hakata mõningaid allika koode, mis seda funktsionaalsust ellu viivad. Kõige uuema koodi võib vaadata meie veebi serveris järgmise lingi kaudu: https://gitlab.com/nsnam/ns-3-dev.git. Seal näete Mercurial'i kokkuvõtte lehte meie arenduspuu kohta ns‑3. Lehe ülaosas näete mitmeid linke,

summary | shortlog | changelog | graph | tags | files

Minna edasi ja valida link failidele. Niimoodi näeb välja enamiku meie repositsioonide ülemine tase:

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 näidisskeemid asuvad kaustas examples. Kui klõpsate näidistele, näete alamkaustade loendit. Üks fail alamkaustas tutorial — first.cc. Kui klõpsate first.cc , näete koodi, mida just õppisite.

Allikakood on peamiselt katalooge src. Saate allikakoodi vaadata, klikkides katalooge või klikkides katalooge paremal pool nime. Kui klõpsate katalooge src, näete src-alamkataloogide nimekirja. Kui seejärel klõpsate alamkatalooge core, leiate failide loendi. Esimene fail, mida näete (selle juhendi kirjutamise hetkel) — abort.h. Kui klõpsate lingil abort.h, suunate teid allika faili abort.h, mis sisaldab kasulikke makrosid skriptidest väljumiseks, kui avastatakse ebanormaalsed tingimused. Selle peatüki jaoks kasutatud abifailide allikakood on kataloogis src/Applications/helper. Ärge kartke sirvida kataloogipuu kaudu, et mõista, mida ja kus on ja mõista ns-3 programmi stiili.

Allikas: habr.com