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1、對於使用網路模擬軟體來做網路效能分析的人而言，步驟通常是先設計出符合自己需要的網路模擬環境，設定其不同的參數，執行模擬，收集結果資料，最後把資料使用圖片或表格把結果呈現出來以方便分析實驗。一般而言，對於ns2的初學者而言，總是會遇到一個問題，就是網路模擬程式跑完後，接下來該如何分析。這是非常重要的一個過程，所以希望ns2的初學者能好好的研究此章節的內容，相信一定會對大家的研究有相當的幫助。本節打算以一個簡單的網路環境為範例，介紹如何使用一些工具來分析和呈現模擬結果，這包含了如何去量測End-to-End Delay、Jitter、Packet Loss、和Throughput。而採用的方法是去
2、分析traffic trace檔案的方式，這種方法的優點是簡單且不需要去修改到ns2核心的部份，但缺點是若是模擬資料若是太多，traffic trace的檔案會太大，這樣會增加分析所需要的時間。另外一種方法，是去更改ns2核心，增加或修改一些檔案，把所需要量測的參數直接記錄下來，這種方法的優點是模擬結束後，所需要量測的數據已經完全記錄下來，但缺點是要動到ns2核心的部分，對於初學者而言，這是一個很大的門檻，這個方法筆者留到後面的章節在做介紹。筆者先對要模擬的環境做一個簡單的介紹。這個網路的環境包含了四個網路節點(n0，n1，n2，n3)，如下圖所示。網路節點n0到節點n2之間，和節點n1到節點
3、n2之間的網路頻寬(bandwidth)是2Mbps，延遲時間(propagation delay)是10ms。網路拓樸中的頻寬瓶頸是在節點n2到節點n3之間，頻寬為1.7Mbps，延遲的時間為20ms。每個網路節都是採用DropTail queue的方式，且在節點n2到節點n3之間的最大佇列長度是10個封包的長度。在節點n0到n3之間會有一條FTP的連線，FTP應用程式是架構在TCP之上，所以在寫模擬環境的描述語言的時候，必需先建立一條TCP的連線，在來源端n0上使用TCP agent產生”tcp”來發送TCP的封包；在目的地端n3使用TCPsink agent產生”sink”來接受TCP的
4、資料、並產生回覆封包(ACK)回傳送端、最後把接收的TCP封包釋放。最後要把這兩個agent連起來(connect)，連線才能建立。若是沒有額外的參數設定，TCP封包的長度為1Kbytes。在這裡順便補充說明一下，對於ns2模擬參數內定值設定是在ns-allinone-2.27ns-2.27tcllib目錄下的ns-default.tcl，有想要進一步瞭解的人，可以去查看此檔。另外，在節點n1到n3之間有一條固定的傳輸速率的連線(Constant Bit Rate，CBR)，CBR應用程式是架構在UDP之上，因此必需在n1使用UDP agent來產生”udp”用來發送UDP封包，在n3上使用N
5、ull agent來產生”sink”以接收由n1傳送過來的UDP封包，然後把接收的封包釋放。CBR的傳送速度為1Mbps，每一個封包大小為1Kbytes。CBR是在0.1秒開始傳送，在4.5秒結束傳輸；FTP是在1.0秒開始傳送，4.0秒結束傳輸。Simulation TopologyTcl Script# 產生一個模擬的物件set ns new Simulator#針對不同的資料流定義不同的顏色，這是要給NAM用的$ns color 1 Blue$ns color 2 Red#開啟一個NAM trace fileset nf open out.nam w$ns namtrace-all $n
6、f#開啟一個trace file，用來記錄封包傳送的過程set nd open out.tr w$ns trace-all $nd#定義一個結束的程序proc finish global ns nf nd $ns flush-trace close $nf close $nd #以背景執行的方式去執行NAM exec nam out.nam & exit 0#產生四個網路節點set n0 $ns nodeset n1 $ns nodeset n2 $ns nodeset n3 $ns node#把節點連接起來$ns duplex-link $n0 $n2 2Mb 10ms DropTail$n
7、s duplex-link $n1 $n2 2Mb 10ms DropTail$ns duplex-link $n2 $n3 1.7Mb 20ms DropTail#設定ns2到n3之間的Queue Size為10個封包大小$ns queue-limit $n2 $n3 10#設定節點的位置，這是要給NAM用的$ns duplex-link-op $n0 $n2 orient right-down$ns duplex-link-op $n1 $n2 orient right-up$ns duplex-link-op $n2 $n3 orient right#觀測n2到n3之間queue的變化，
8、這是要給NAM用的$ns duplex-link-op $n2 $n3 queuePos 0.5#建立一條TCP的連線set tcp new Agent/TCP$tcp set class_ 2$ns attach-agent $n0 $tcpset sink new Agent/TCPSink$ns attach-agent $n3 $sink$ns connect $tcp $sink#在NAM中，TCP的連線會以藍色表示$tcp set fid_ 1#在TCP連線之上建立FTP應用程式set ftp new Application/FTP$ftp attach-agent $tcp$ft
9、p set type_ FTP#建立一條UDP的連線set udp new Agent/UDP$ns attach-agent $n1 $udpset null new Agent/Null$ns attach-agent $n3 $null$ns connect $udp $null#在NAM中，UDP的連線會以紅色表示$udp set fid_ 2#在UDP連線之上建立CBR應用程式set cbr new Application/Traffic/CBR$cbr attach-agent $udp$cbr set type_ CBR$cbr set packet_size_ 1000$cbr
10、 set rate_ 1mb$cbr set random_ false#設定FTP和CBR資料傳送開始和結束時間$ns at 0.1 $cbr start$ns at 1.0 $ftp start$ns at 4.0 $ftp stop$ns at 4.5 $cbr stop#結束TCP的連線(不一定需要寫下面的程式碼來實際結束連線)$ns at 4.5 $ns detach-agent $n0 $tcp ; $ns detach-agent $n3 $sink#在模擬環境中，5秒後去呼叫finish來結束模擬(這樣要注意模擬環境中#的5秒並不一定等於實際模擬的時間$ns at 5.0 fi
11、nish#執行模擬$ns run模擬結束後，會產生兩個檔案，一個是out.nam，這是給NAM用的，用來把模擬的過程用視覺化的方式呈現出來，這可以讓使用者用”看”的方式去瞭解封包傳送是如何從來源端送到接收端。另一個檔案是out.tr，這個檔案記錄了模擬過程中封包傳送中所有的事件，例如第一筆記錄是一個CBR的封包，長度為1000bytes，在時間0.1秒的時候，從n1傳送到n2。這個檔案對我們做效能分析很重要，所以要先對這個檔案的格式做仔細的介紹。 0.1 1 2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 0 0 0.1 1 2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 0 0 0.108 1
12、2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 1 1 0.108 1 2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 1 1r 0.114 1 2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 0 0 0.114 2 3 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 0 0 0.114 2 3 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 0 0 0.116 1 2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 2 2 0.116 1 2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 2 2r 0.122 1 2 cbr 1000 - 2 1.0 3.1 1 1 0.122 2 3 cbr 1000 - 2 1.0
13、 3.1 1 1.每一筆記錄的開始都是封包事件發生的原因，若是r則表示封包被某個節點所接收，若是+則表示進入了佇列，若是-則表示離開佇列，若是d則表示封包被佇列所丟棄。接著的第二個欄位表示的是事件發生的時間；欄位三和欄位四表示事件發生的地點(從from node到to node)；欄位五表示封包的型態；欄位六是封包的大小，欄位七是封包的旗標標註；欄位八表示封包是屬於那一個資料流；欄位九和欄位十是表示封包的來源端和目的端，這兩個欄位的格式是a.b，a代表節點編號，b表示埠號(port number)；欄位十一表示封包的序號；最後欄位十二表示封包的id。以前面trace file的第一筆為例，意思
14、就是說有一個封包pakcet id為0，資料流id為2，序號為0，長度為1000 bytes，型態為CBR，它是從來源端1.0要到目的地3.1，在時間0.1秒的時候，從節點1進入了節點2的佇列中。接下來，筆者先簡單介紹awk，然後如何使用awk去分析trace file，以得到Throughput、Delay、Jitter、和Loss Rate。awk A.簡介awk是一種程式語言。它具有一般程式語言常見的功能。因awk語言具有某些特點，如：使用直譯器(Interpreter)不需先行編譯；變數無型別之分(Typeless)，可使用文字當陣列的註標(Associative Array)等特色。因此，使用awk撰寫程式比起使用其它語言更簡潔便利且節省時間。awk還具有一些內建功能，使得awk擅於處理具資料列(Record)，欄位(Field)型態的資料；此外， awk內建有pipe的功能，可將處理中的資料傳送給外部的 Shell命令加以處理， 再將Shell命令處理後的資料傳回awk程式，這個特點也使得awk程式很容易使用系統資源。
