Differences
This shows you the differences between two versions of the page.
|
isrm:laboratoare:01 [2016/09/28 20:16] dragos.niculescu |
isrm:laboratoare:01 [2016/10/05 12:46] (current) dragos.niculescu |
||
|---|---|---|---|
| Line 1: | Line 1: | ||
| ==== Laboratorul 1 ==== | ==== Laboratorul 1 ==== | ||
| - | |||
| - | == Jucăm == | ||
| - | [[ http://www.medcalf.com/games/cisco_games/game_page.html?userName=Melissa&game=wireless | Wireless Explorer ]] doar câteva nivele LOL. | ||
| Citim tutoriale și rulăm exemple. Textul de mai jos este bazat pe ghidul [[ http://nile.wpi.edu/NS/ | NS by example ]] de J. Chung și M. Claypool. | Citim tutoriale și rulăm exemple. Textul de mai jos este bazat pe ghidul [[ http://nile.wpi.edu/NS/ | NS by example ]] de J. Chung și M. Claypool. | ||
| Line 8: | Line 5: | ||
| == Introducere în ns2 == | == Introducere în ns2 == | ||
| - | NS-2 este un simulator de rețea bazat pe evenimente dezvoltat la UC Berkely scris in C++ si OTcl. NS-2 este în primul rând util pentru simularea rețelelor LAN și WAN. Cu toate ca NS este destul de ușor de utilizat pentru avansați, este destul de dificil la prima utilizare, deoarece există puține manuale user-friendly. Chiar dacă există o mulțime de documente scrise de către dezvoltatori, care conțin o explicație aprofundată a simulatorului, acestea sunt scrise pentru utilizatorii NS-2 avansați. Această secțiune oferă o idee de bază a modului în care funcționează simulatorul, cum se pregătește o simulare, unde se găsesc componentele interne ale simulatorului, cum se configurează componentele de rețea, etc. În principal se prezintă exemple simple și explicații bazate pe experimente simple, familiare unui student care a luat un curs introductiv de rețele. | + | NS-2 este un simulator bazat pe evenimente dezvoltat la UC Berkely scris in C++ si OTcl. NS-2 este în primul rând util pentru simularea rețelelor LAN și WAN, dar și pentru rețele wireless, adhoc, de senzori. Cu toate ca NS este destul de ușor de utilizat pentru avansați, poate părea dificil la prima utilizare, deoarece există puține manuale user-friendly. Chiar dacă există o mulțime de documente scrise de către dezvoltatori, care conțin explicații aprofundate ale simulatorului, acestea sunt scrise pentru utilizatorii NS-2 avansați. Această secțiune oferă o idee de bază a modului în care funcționează simulatorul, cum se pregătește o simulare, unde se găsesc componentele interne, cum se configurează componentele de rețea, etc. În principal se prezintă exemple simple și explicații bazate pe experimente simple, familiare unui student care a luat un curs introductiv de rețele. |
| == Limbajul OTcl == | == Limbajul OTcl == | ||
| - | NS-2 este în esență un interpretor de OTcl cu biblioteci de obiecte specializate în simularea rețelelor. Este necesar să se cunoască sumar programarea în OTcl pentru a utiliza NS-2. Această secțiune prezintă un exemplu OTcl care ilustrează ideea de bază a programării în OTcl. Acest exemplu este importat din manualul oficial NS-2. Această secțiune și secțiunile următoare presupune că cititorul ainstalat NS-2, și este familiarizat cu C++. | + | NS-2 este în esență un interpretor de OTcl cu biblioteci de obiecte C++ specializate în simularea rețelelor. Este necesar să se cunoască sumar programarea în OTcl pentru a utiliza NS-2. Această secțiune prezintă un exemplu OTcl care ilustrează ideea de bază a programării în OTcl, exemplu importat din manualul oficial NS-2. Această secțiune, ca și secțiunile următoare presupun că cititorul a instalat NS-2, și este familiarizat cu shell și cu C++. |
| - | Primul exemplu este un script general OTcl, care arată modul de a declara o procedură și a o apela, modul de a atribui valori variabilelor, și modul de a implementa o buclă. OTcl este de fapt extensia orientată obiect a TCL(pronunțat "tickle"), relația dintre Tcl și Otcl este la fel ca și cea dintre C și C++, dar în acest laborator rareori sunt folosite obiectele în OTcl. Pentru a rula acest script rulați "ns ex-tcl.tcl" la promptul shell - comanda "ns" execută NS-2 (interpretorul OTcl). Veți obține aceleași rezultate dacă tastați "tclsh ex-tcl.tcl", în cazul în care tcl8.0 este instalat pe mașina dumneavoastră. | + | Primul exemplu este un script general OTcl, care arată modul de declarare o procedură și a o apela, modul de a atribui valori variabilelor, și modul de a implementa o buclă. OTcl este de fapt extensia orientată obiect a Tcl(pronunțat "tickle"), relația dintre Tcl și Otcl este la fel ca și cea dintre C și C++, dar în acest laborator rareori sunt folosite obiectele în OTcl. Pentru a rula acest script rulați "ns ex-tcl.tcl" la promptul shell - comanda "ns" execută NS-2 (interpretorul OTcl). Veți obține aceleași rezultate dacă tastați "tclsh ex-tcl.tcl", în cazul în care tcl8.0 este instalat pe mașina dumneavoastră. |
| <file tcl ex-tcl.tcl> | <file tcl ex-tcl.tcl> | ||
| Line 36: | Line 33: | ||
| </file> | </file> | ||
| - | In Tcl, the keyword proc is used to define a procedure, followed by an procedure name and arguments in curly brackets. The keyword set is used to assign a value to a variable. [expr ...] is to make the interpreter calculate the value of expression within the bracket after the keyword. One thing to note is that to get the value assigned to a variable, $ is used with the variable name. The keyword puts prints out the following string within double quotation marks. The following shows the result of Example 1. | ||
| - | În Tcl, cuvântul cheie ''proc'' este folosit pentru a defini o procedură, urmat de un nume de procedură și argumentele în acolade. Cuvântul cheie ''set'' este folosit pentru a atribui o valoare unei variabile. ''[Expr ...]'' este pentru a calcula valoarea expresiei între paranteze drepte, după cuvântul cheie. Un lucru de remarcat este faptul că pentru a obține valoarea atribuită unei variabile, ''$'' este utilizat cu numele variabilei. Cuvântul cheie ''puts'' imprimă șirul de caractere la consolă. Rulănd exemplul de mai sus, se obține: | + | În Tcl, cuvântul cheie ''proc'' este folosit pentru a defini o procedură, urmat de un nume de procedură și argumentele în acolade. Cuvântul cheie ''set'' este folosit pentru a atribui o valoare unei variabile. ''[Expr ...]'' este pentru a calcula valoarea expresiei între paranteze drepte, după cuvântul cheie. Un lucru de remarcat este faptul că pentru a obține valoarea atribuită unei variabile, ''$'' este utilizat cu numele variabilei (ca în shell). Cuvântul cheie ''puts'' imprimă șirul de caractere la consolă. Rulând exemplul de mai sus, se obține: |
| <code> | <code> | ||
| Line 53: | Line 49: | ||
| </code> | </code> | ||
| - | == Simple Simulation Example == | + | == Primul exemplu de simulare == |
| Această secțiune prezintă un script simplu NS-2 si explica ce face fiecare linie. Exemplul este un script OTcl care creează o configurație de rețea simplă și rulează scenariul de simulare din figura de mai jos. Pentru a rula această simulare, descărcați "ns-simple.tcl" și rulați "ns ns-simple.tcl" în shell. | Această secțiune prezintă un script simplu NS-2 si explica ce face fiecare linie. Exemplul este un script OTcl care creează o configurație de rețea simplă și rulează scenariul de simulare din figura de mai jos. Pentru a rula această simulare, descărcați "ns-simple.tcl" și rulați "ns ns-simple.tcl" în shell. | ||
| Line 68: | Line 64: | ||
| $ns color 1 Blue | $ns color 1 Blue | ||
| $ns color 2 Red | $ns color 2 Red | ||
| + | |||
| + | #Open the NAM trace file | ||
| + | set nf [open out.nam w] | ||
| + | $ns namtrace-all $nf | ||
| + | |||
| + | #ns trace file | ||
| + | set tracefd [open simple.tr w] | ||
| + | $ns use-newtrace | ||
| + | $ns trace-all $tracefd | ||
| + | |||
| #Create four nodes | #Create four nodes | ||
| Line 120: | Line 126: | ||
| $cbr set rate_ 1mb | $cbr set rate_ 1mb | ||
| $cbr set random_ false | $cbr set random_ false | ||
| - | |||
| - | #Open the NAM trace file | ||
| - | set nf [open out.nam w] | ||
| - | $ns namtrace-all $nf | ||
| #Define a 'finish' procedure | #Define a 'finish' procedure | ||
| Line 153: | Line 155: | ||
| </file> | </file> | ||
| - | În continuare, descriem script-ul de mai sus. În general, un script NS-2 începe cu o instanță a obiectului simulator: | + | == Descrierea script-ului == |
| + | |||
| + | În general, un script NS-2 începe cu o instanță a obiectului simulator: | ||
| * ''set ns [new Simulator]'' generează un obiect de tip simulator și îl atribuie variabilei //ns// (caracterele cursive sunt folosite pentru variabile și valori). Această linie: | * ''set ns [new Simulator]'' generează un obiect de tip simulator și îl atribuie variabilei //ns// (caracterele cursive sunt folosite pentru variabile și valori). Această linie: | ||
| * inițializează formatul pachetelor (ignorați acest lucru deocamdată) | * inițializează formatul pachetelor (ignorați acest lucru deocamdată) | ||
| Line 165: | Line 169: | ||
| * specifică opțiunile NAM (network animator) | * specifică opțiunile NAM (network animator) | ||
| - | Cele mai multe dintre funcțiile sunt pentru configurarea simularii și pentru planificare, iar unele dintre ele sunt pentru animatorulul NAM. Alte setăriu ale simulatorului pot fi consultate în fișierul ''ns-2 / TCL / lib / ns-lib.tcl''. | + | Cele mai multe dintre funcții sunt pentru configurarea simularii și pentru planificare, iar unele dintre ele sunt pentru animatorulul NAM. Multe alte setări ale simulatorului pot fi consultate în fișierul ''ns-2 / TCL / lib / ns-lib.tcl''. |
| + | * ''$ns color fid color'' stabilește culoarea pachetelor pentru un flux specificat de id-ul fluxului (fid). Acest membru al obiectului "simulator" este pentru afișajul NAM, și nu are nici un efect asupra simulării propriuzise. | ||
| + | * ''$ns namtrace-all file-descriptor'' Acest membru specifică un fișier trace de simulare în format specific NAM. Acesta oferă numele de fișier pe care informațiile de trace vor fi scrise mai târziu de comandă ''$ns flush-trace''. În mod similar, ''trace-all'' este pentru înregistrarea trace-urilor de simulare într-un format general. | ||
| + | * ''proc finish {}'' este rulată la sfârșitul simulării când se interpretează comanda ''$ns at 15.0 "finish"''. În această funcție, sunt specificate diverse procesări post-simulare. | ||
| + | * ''set n0 [$ns node]'' Funcția membru ''node'' creează un nod nou. Un nod în NS-2 este un obiect compus din adresa si port clasificator. Utilizatorii pot crea un nod prin crearea separată a adresei și a unui port clasificator, și conectarea lor ulterioară. Pentru a vedea modul în care se creează un nod, se pot consulta fișierele: ''ns-2 / tcl / libs / ns-lib.tcl'' și ''ns-2 / tcl / libs / ns-node.tcl''. | ||
| + | * ''$ns duplex-link node1 node2 bandwidth delay queue-type'' creează **două** legături simplex de bandă și întârziere specificate, pentru a conecta cele două noduri. În NS-2, coada de ieșire a unui nod este implementată ca parte a unei legături, prin urmare, utilizatorii ar trebui să specifice tipul de coadă atunci când crează legături. În script-ul de mai sus, este utilizată coadă de tip DropTail. În cazul în care se dorește o coadă RED, pur și simplu se înlocuiește DropTail cu RED. Implementarea NS-2 a unei legături este prezentată într-o secțiune ulterioară. Ca și nodurile, link-urile sunt obiect compuse, deci se pot crea sub-obiecte ce pot fi conectate. Codul sursă pentru legături poate fi găsit în "ns-2 / tcl / libs / ns-lib.tcl" și "ns-2 / tcl / libs / ns-link.tcl". Se remarcă faptul că se pot insera modulele de eroare într-o legătură pentru a simula o legătură cu pierderi (de fapt, utilizatorii pot crea și insera orice obiect de rețea). Consultați documentația pentru NS pentru detalii. | ||
| + | * ''$ns queue-limit node1 node2 number'' Această linie stabilește dimensiunea cozii de așteptare a celor două legături simplex care conectează node1 și node2. Aruncați o privire la "ns-2 / tcl / libs / ns-lib.tcl" și "ns-2 / tcl / libs / ns-link.tcl", sau documentația NS-2 pentru mai multe informații. | ||
| + | * ''$ns duplex-link-op node1 node2 …'' Urmatoarea linie este folosită pentru afișajul NAM. Pentru a vedea efectele ei, utilizatorii pot comenta și rerula simularea. | ||
| - | * ''$ns color fid color'' is to set color of the packets for a flow specified by the flow id (fid). This member function of "Simulator" object is for the NAM display, and has no effect on the actual simulation. | + | Odată configurată rețeaua de bază, trebuie configurați agenții de generare/consum trafic, cum ar fi TCP și UDP, aplicațiile de generare/consum trafic, cum ar fi FTP și CBR. Acestea trebuie atașate nodurilor și agenților într-un mod similar cu rularea aplicațiilor peste anumite protocoale în nodurile reale. |
| - | + | ||
| - | * ''$ns namtrace-all file-descriptor'' This member function tells the simulator to record simulation traces in NAM input format. It also gives the file name that the trace will be written to later by the command $ns flush-trace. Similarly, the member function trace-all is for recording the simulation trace in a general format. | + | |
| - | + | ||
| - | * ''proc finish {}'' is called after this simulation is over by the command $ns at 5.0 "finish". In this function, post-simulation processes are specified. | + | |
| - | + | ||
| - | * ''set n0 [$ns node]'' The member function node creates a node. A node in NS is compound object made of address and port classifiers (described in a later section). Users can create a node by separately creating an address and a port classifier objects and connecting them together. However, this member function of Simulator object makes the job easier. To see how a node is created, look at the files: "ns-2/tcl/libs/ns-lib.tcl" and "ns-2/tcl/libs/ns-node.tcl". | + | |
| - | + | ||
| - | * ''$ns duplex-link node1 node2 bandwidth delay queue-type'' creates two simplex links of specified bandwidth and delay, and connects the two specified nodes. In NS, the output queue of a node is implemented as a part of a link, therefore users should specify the queue-type when creating links. In the above simulation script, DropTail queue is used. If the reader wants to use a RED queue, simply replace the word DropTail with RED. The NS implementation of a link is shown in a later section. Like a node, a link is a compound object, and users can create its sub-objects and connect them and the nodes. Link source codes can be found in "ns-2/tcl/libs/ns-lib.tcl" and "ns-2/tcl/libs/ns-link.tcl" files. One thing to note is that you can insert error modules in a link component to simulate a lossy link (actually users can make and insert any network objects). Refer to the NS documentation to find out how to do this. | + | |
| - | + | ||
| - | * ''$ns queue-limit node1 node2 number'' This line sets the queue limit of the two simplex links that connect node1 and node2 to the number specified. At this point, the authors do not know how many of these kinds of member functions of Simulator objects are available and what they are. Please take a look at "ns-2/tcl/libs/ns-lib.tcl" and "ns-2/tcl/libs/ns-link.tcl", or NS documentation for more information. | + | |
| - | + | ||
| - | * ''$ns duplex-link-op node1 node2 ...'' The next couple of lines are used for the NAM display. To see the effects of these lines, users can comment these lines out and try the simulation. | + | |
| - | Now that the basic network setup is done, the next thing to do is to setup traffic agents such as TCP and UDP, traffic sources such as FTP and CBR, and attach them to nodes and agents respectively. | + | |
| - | * ''set tcp [new Agent/TCP]'' This line shows how to create a TCP agent. But in general, users can create any agent or traffic sources in this way. Agents and traffic sources are in fact basic objects (not compound objects), mostly implemented in C++ and linked to OTcl. Therefore, there are no specific Simulator object member functions that create these object instances. To create agents or traffic sources, a user should know the class names these objects (Agent/TCP, Agnet/TCPSink, Application/FTP and so on). This information can be found in the NS documentation or partly in this documentation. But one shortcut is to look at the "ns-2/tcl/libs/ns-default.tcl" file. This file contains the default configurable parameter value settings for available network objects. Therefore, it works as a good indicator of what kind of network objects are available in NS and what are the configurable parameters. | + | * ''set tcp [new Agent/TCP]'' Această linie crează un agent TCP. Agenții și sursele de trafic sunt obiecte de bază în cea mai mare parte implementate în C++ și "legate" în OTcl. Prin urmare, nu există funcții specifice ale obiectului simulator care creează aceste instanțe. Pentru a crea agenți sau surse de trafic, trebuie să se cunoască numele clasei (''Agent/TCP'', ''Agent/TCPSink'', ''Application/FTP'', etc). Aceste informații pot fi găsite rapid în fișierul "ns-2/tcl/libs/ns-default.tcl". Acest fișier conține configurări implicite pentru diverse obiecte. Sursele sunt un bun indicator pentru obiectele disponibile în NS-2 și ce parametrii lor. |
| - | + | * ''$ns attach-agent node agent'' Funcția ''atttach-agent'' conectează un obiect agent la un nod. | |
| - | * ''$ns attach-agent node agent'' The attach-agent member function attaches an agent object created to a node object. Actually, what this function does is call the attach member function of specified node, which attaches the given agent to itself. Therefore, a user can do the same thing by, for example, $n0 attach $tcp. Similarly, each agent object has a member function attach-agent that attaches a traffic source object to itself. | + | * ''$ns connect agent1 agent2'' După ce s-au creat doi agenți care se vor comunicatrebuie stabilită o conexiune logică între ei. Această linie stabilește o conexiunea prin setarea reciprocă a adreselor și a porturilor. |
| - | + | ||
| - | * ''$ns connect agent1 agent2'' After two agents that will communicate with each other are created, the next thing is to establish a logical network connection between them. This line establishes a network connection by setting the destination address to each others' network and port address pair. | + | Odată configurația rețelei specificată, următorul lucru este implementarea unui scenariu de simulare. Obiectul Simulator are funcția ''at'': |
| - | Assuming that all the network configuration is done, the next thing to do is write a simulation scenario (i.e. simulation scheduling). The Simulator object has many scheduling member functions. However, the one that is mostly used is the following: | + | |
| + | * ''$ns at time “string”'' Această funcție programează executarea șirului specificat la un moment de simulare. De exemplu, ''$ns at 0.1 "$CBR start"'' va face scheduler-ul să apeleze o funcție membru de start al obiectului ''$CBR'' la momentul ''0.1s''. În NS-2, o sursă de trafic nu transmite date reale, ci notifică agentul care de la baza o anumită cantitate de date, iar agentul, creează pachete și le trimite în mod fidel implementărilor din kernel, **considerând un CPU cu viteză infinită**. | ||
| - | * ''$ns at time "string"'' This member function of a Simulator object makes the scheduler (scheduler_ is the variable that points the scheduler object created by [new Scheduler] command at the beginning of the script) to schedule the execution of the specified string at given simulation time. For example, $ns at 0.1 "$cbr start" will make the scheduler call a start member function of the CBR traffic source object, which starts the CBR to transmit data. In NS, usually a traffic source does not transmit actual data, but it notifies the underlying agent that it has some amount of data to transmit, and the agent, just knowing how much of the data to transfer, creates packets and sends them. | + | După ce s-au efectuat toate specificațiile de configurare a rețelei, specificat procedura post-simulare, singurul lucru rămas este rularea propriu-zisă. Acest lucru se face cu funcția ''$ns run''. |
| - | After all network configuration, scheduling and post-simulation procedure specifications are done, the only thing left is to run the simulation. This is done by ''$ns run.'' {{ :isrm:laboratoare:01:lab1-nam.png?direct&200|}} | + | |
| - | * La rularea cu ''ns ./ns-simple.tcl'' , se execută scriptul care generează "filmul simulării" out.name, și se lansează animatorul ''nam''. Rulați slide-ul în animator pentru a accelera filmul, observați transferul pachetelor și comportarea cozii din nodul 2 | + | * La rularea din shell ''ns ./ns-simple.tcl'', se execută simularea și se generează "filmul simulării" out.nam, apoi se lansează animatorul ''nam''. Rulați slide-ul în animator pentru a accelera filmul, observând transferul pachetelor și comportarea cozii din nodul 2. |
| == Trasarea unui grafic == | == Trasarea unui grafic == | ||
| ns2 permite implementarea cu ușurință a procedurilor specializate de generare de loguri. Aceste proceduri sunt apelate periodic în timpul simulării și permit adresarea tuturor datelor specifice nodurilor, fluxurilor, cozilor, și ale celorlalte entități din rețea. | ns2 permite implementarea cu ușurință a procedurilor specializate de generare de loguri. Aceste proceduri sunt apelate periodic în timpul simulării și permit adresarea tuturor datelor specifice nodurilor, fluxurilor, cozilor, și ale celorlalte entități din rețea. | ||
| - | În partea de final a scriptului de mai sus, inserați codul următor. Apelată periodic, această procedură contorizează numărul de octe ți primiți de destinația UDP, și numărul de octeți confirmați la sursa TCP. În acest mod, se poate calcula debitul obținut de cele două fluxuri pe intervale fixe de timp. Cele două valori sunt stocate periodic într-un fișier text ''out.tr''. | + | În partea de final a scriptului de mai sus, inserați patch-ul următor. Apelată periodic, această procedură contorizează numărul de octe ți primiți de destinația UDP, și numărul de octeți confirmați la sursa TCP. În acest mod, se poate calcula debitul obținut de cele două fluxuri pe intervale fixe de timp. Cele două valori sunt stocate periodic într-un fișier text ''out.tr''. |
| <file tcl> | <file tcl> | ||
| #Open a trace file | #Open a trace file | ||
| Line 235: | Line 233: | ||
| </file> | </file> | ||
| În plus, înainte de a demara simularea, trebuie să armăm procedura record cu ''$ns at 0.0 "record"''. | În plus, înainte de a demara simularea, trebuie să armăm procedura record cu ''$ns at 0.0 "record"''. | ||
| - | După execuția scriptului, se vor lansa automat atât fereastra animatorului, cât și o fereastră gnuplot care afișează conținutul fișierului trace ''out.tr'' | + | După execuția scriptului, se vor lansa automat atât fereastra animatorului, cât și o fereastră gnuplot care afișează conținutul fișierului trace ''out.tr''. {{ :isrm:laboratoare:01:lab1-gnuplot.png?nolink&300 |}} |
| + | |||
| + | == Task-uri == | ||
| - examinați cu editorul de text conținutul fișierelor ''out.nam'' și ''out.tr'' | - examinați cu editorul de text conținutul fișierelor ''out.nam'' și ''out.tr'' | ||
| - Ce reprezintă axele x, y? Explicați comportarea graficelor. | - Ce reprezintă axele x, y? Explicați comportarea graficelor. | ||
| - Măriți coada de la link-ul bottleneck la 100. Cum explicați noua comportare? | - Măriți coada de la link-ul bottleneck la 100. Cum explicați noua comportare? | ||
| - Coada aruncă pachete TCP în mod disproporționat. De ce? Folosiți o coadă SFQ pentru a remedia situația. | - Coada aruncă pachete TCP în mod disproporționat. De ce? Folosiți o coadă SFQ pentru a remedia situația. | ||
| + | - În prezent se măsoară debitul la fiecare 250ms. Experimentați cu diverse rezoluții de măsurare în funcția "record". | ||
| + | - **Facultativ**: monitorizarea cozii ([[http://www.mathcs.emory.edu/~cheung/Courses/558-old/Syllabus/90-NS/trace.html#QMon| formatul ]] trace-ului queue) | ||
| + | <code tcl> | ||
| + | set qfile [$ns monitor-queue $n2 $n3 [open queue.tr w] 0.1] | ||
| + | [$ns link $n2 $n3] queue-sample-timeout | ||
| + | </code> | ||
| + | |||
| + | |||
| + | == Ne jucăm! == | ||
| + | [[ http://www.cisco.com/E-Learning/prod/curriculum/cco_tdo_ldd/demos/DandEguideSPN/SpaceGame/remote.html | Wireless Explorer ]] câteva nivele LOL. | ||
| + | |||
