Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- isrm:laboratoare:v2:01 [2024/06/27 22:23]
mbarbulescu created
+++ isrm:laboratoare:v2:01 [2024/06/28 09:48] (current)
mbarbulescu [Task 03: Basic plot]
@@ Line 48: / Line 48: @@
 </code>
+===== Despre ns-3 =====
+''ns-3'' este un simulator de rețele (''Ethernet'', ''Wi-Fi'', ''4G'' etc.) ce oferă:
+  * modele pentru studiul circulației unui pachet în rețea
+  * un engine pentru simulări de rețele complexe (noduri, modele de propagare, trafic ''UDP''/''TCP'' etc.)
+  * un mecanism de tracing atat in format text, cat și în format pcap.
+Simulatorul este scris în ''C++'', iar modelele se pot dezvolta în ''C++'' sau ''Python''. In cadrul laboratoarelor vom folosi și vom dezvolta modele în ''C++'' deoarece capabilitatile si suportul oferite in ''ns-3'' sunt mai bune decat cele pentru ''Python''.
+**Obiectiv:** Acest laborator 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.
+  * in principal vom discuta experimente simple, familiare unui student care a luat un curs introductiv de rețele.
+Cele mai importante pagini de parcurs despre ''ns-3'' la început, dar și în timpul laboratoarelor sunt:
+    * [[https://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/index.html|Tutorial pentru utilizatori]]
+    * [[https://www.nsnam.org/docs/manual/html/index.html|Development & Manual]]
+===== Task 00: Rulare exemple existente =====
+Pentru inceput, puteti parcurge [[https://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/index.html|Tutorial ns-3]], indeosebi urmatoarele sectiuni:
+  - [[https://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/conceptual-overview.html|Conceptual Overview]]
+  - [[https://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/building-topologies.html|Building Topologies]]
+  - [[https://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/tracing.html|Tracing]]
+În cadrul laboratorului ne vom concentra pe simulări Wi-Fi (''IEEE 802.11''). Puteti gasi exemple de simulări (în afara celor pe care le veți primi pentru laboratorul de ISRM) în ''ns3/examples/wireless''
+Ne propunem să rulăm un exemplu simplu: ''ns3/examples/wireless/wifi-tcp.cc''. Acesta constă dintr-o stație (''STA'') care se conectează la un access point (''AP'') folosind ''802.11n''. Traficul este ''uplink'' de la ''STA'' la ''AP''. Putem rula orice exemplu astfel:
+<code bash>
+./enter-img.sh isrm2024
+root@isrm-vm:/home/student/isrm$ ./ns3 run wifi-tcp
+.1s: 	46.2797 Mbit/s
+.2s: 	55.2294 Mbit/s
+(...)
+.8s: 	55.465 Mbit/s
+.9s: 	44.9843 Mbit/s
+Average throughput: 52.15 Mbit/s
+</code>
+Dacă vrem să transmitem parametrii în linia de comandă simulării (deoarece ''wifi-tcp'' suportă), o putem face cu ghilimele:
+<code bash>
+root@isrm-vm:/home/student/isrm$ ./ns3 run "wifi-tcp --pcap --simulationTime=3"
+.1s:   45.8086 Mbit/s
+.2s:   55.3472 Mbit/s
+(...)
+.9s:   52.7565 Mbit/s
+Average throughput: 52.9017 Mbit/s
+</code>
+Întrucât opțiunea ''%%--%%pcap'' activează mecanismul de [[https://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/tracing.html#pcap|pcap tracing din ns-3]] (vom discuta mai târziu despre acesta), putem vizualiza cu wireshark următoarele capturi care se generează în directorul curent:
+<code bash>
+root@isrm-vm:/home/student/isrm# ls *.pcap
+AccessPoint-0-0.pcap  Station-1-0.pcap
+</code>
+===== Task 01: Analiza PCAP =====
+<code bash>
+root@isrm-vm:/home/student/isrm$ ls *.pcap
+AccessPoint-0-0.pcap  Station-1-0.pcap
+</code>
+<note important>
+Dacă vreți să accesați de pe mașina fizică/virtuală din care rulați docker image-ul fișierele din interiorul docker image, acestea sunt montate prin [[https://docs.docker.com/storage/storagedriver/overlayfs-driver/|overlayfs]] și sunt configurate să fie accesibile din folderul: ''~/.isrm2024/merge''
+(presupunând că ați rulat scriptul de build cu parametru numele mașinii ''isrm2024'')
+</note>
+Filtrați și afișați doar pachetele TCP. Fără a citi codul simulării și nici descrierea de la începutul sursei, ci doar PCAP-urile, care credeți că e direcția traficului? Sunt două noduri: 0 și 1 - 0->1 sau 1->0?
+<note tip>
+Primul număr din numele PCAP-ului generat este indexul nodului din simulare, iar al doilea număr e interfața de rețea (un nod poate avea mai multe interfețe de rețea). În simulare nodul 0 e AP (access point) și 1 este stație mobilă (STA). Un pachet care ajunge la STA (nodul 1) dar care a fost aruncat nu va putea fi văzut în captura ''Station-1-0.pcap'' dar în ''AccessPoint-0-0.pcap'' îl vom putea vedea.
+Acest lucru e util când vom analiza de ce se pierd pachete în WiFi
+</note>
+Determinați canalul routerului și frecvența centrală a lui analizând câmpurile din secțiunea ''802.11 radio information'' sau ''Radiotap Header''.
+<note tip>Filtre Wireshark:
+  * [[https://hackertarget.com/tshark-tutorial-and-filter-examples/|Exemple filtre]]
+  * Documentația filtrelor de [[https://www.wireshark.org/docs/dfref/w/wlan_mgt.html|WLAN în Wireshark]]
+  * Cheatsheet filtre Wifi în Wireshark/tshark: {{:isrm:laboratoare:new:wireshark_802.11_filters_-_reference_sheet.pdf|}}
+</note>
+Exemplu rulare:
+<code bash>
+root@isrm-vm:/home/student/isrm$ tshark -T fields -e frame.time_epoch \
+     -e frame.number -e ip.src  \     -r ./AccessPoint-0-0.pcap '(ip.proto == 6) && (ip.src == 10.0.0.1)' > frames.txt
+</code>
+  * ''-T fields'' indică câmpurile din pachete care se doresc printate
+Colecție de câmpuri de interes:
+^ opțiune pentru  -e  ^ semnificație    ^
+| frame.time_epoch    | timpul de la începutul simulării    |
+| frame.number    | numărul cadrului |
+| ip.src    | adresa IP sursă      |
+| ip.id    |  IP identifier field     |
+| ip.ttl    | câmpul TTL din headerul de IP      |
+| wlan.flags    | câmpul flags din headerul WLAN      |
+| wlan.seq    | numărul de secvență WLAN     |
+| wlan.fcs_good | cadrul WLAN este validat de câmpul FCS |
+  * ''(ip.proto == 6) && (ip.src == 10.0.0.1)'' indică condiția de filtrare a pachetelor din .pcap - pachete de tip TCP (proto=6) și IP sursă; folosește acelasi limbaj ca și wireshark
+Exerciții:
+  * Folosind ''tshark'' cu filtrul ''wlan.fc.type_subtype == 0x08'' extrageți și numărați câte pachete de tip beacon trimite AP-ul din captura ''./AccessPoint-0-0.pcap''
+      * Hint: pentru contorizare în bash puteți folosi ''wc -l''
+      * Folosiți câmpurile ''frame.time_epoch'' de la câteva linii consecutive și determinați la ce interval de timp (în ''ms'') AP-ul (access point-ul) trimite beacon-uri
+  * Folosind ''tshark'' extrageți în 2 fișiere separate, fiecare fișier având filtrul ''wlan.fc.type_subtype <= 0x0011'' (subtipul mai mic sau egal cu 0x0011) și celălalt ''wlan.fc.type_subtype == 0x0028'' următoarele câmpuri: ''frame.time_epoch'', ''wlan_radio.phy'', ''frame.number''.
+      * Ce puteți spune despre PHY type-ul din primul fișier, dar al doilea? Ce credeți că se întâmplă
+      * Dacă sunteți curioși ce inseamna type/subtype, consultați [[https://community.cisco.com/t5/wireless-mobility-documents/802-11-frames-a-starter-guide-to-learn-wireless-sniffer-traces/ta-p/3110019#toc-hId--1447989924|acest tabel din standardul 802.11]]
+<note tip>
+Veți vedea și la curs și vom vedea și pe parcursul laboratoarelor: cadrele de date se trimit cu cel mai mare MCS posibil (în anumite condiții) iar cele de management/control (e.g. beacon, probe request) cu cel mai mic MCS stabilit intre AP și STA - motivul este că pentru acestea vrem o constelație robustă deoarece pierderile nu sunt acceptabile pentru cadre de control.
+</note>
+=====  Task 02: Analiza trace-ului ASCII =====
+Mecanismul de [[https://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/tracing.html|tracing din ns-3]] ne permite să logăm și în format ASCII evenimentele. Rulați simularea:
+<code bash>
+./waf --run "lab3 --numberOfNodes=2 --payloadSize=1400 \
+    --offeredRate=11Mbps --phyRate=DsssRate11Mbps --simulationTime=2 --tracing=true"
+</code>
+Vom obține două trace-uri: unul PCAP (cum am analizat mai sus) și unul text: ''wifi-lab3.tr''. Deschideți și inspectați fișierul.
+Explicația conținutului fișierului:
+Prima literă este:
+<code bash>
+r for received
+d for dropped
++ for enqueued
+- for dequeued
+t is for transmitted #Relevant for WiFi tracefiles
+</code>
+A doua coloană reprezintă timestamp.
+A treia coloană are următoarea semnificație:
+<note>name of the event in the configuration namespace, sometimes called the configuration path name. The NodeList value represents the node (A=0, etc), the DeviceList represents the interface, and the final part of the name repeats the action: Drop, MacRx, Enqueue, Dequeue.</note>
+Apoi urmează o serie de nume de clase din [[https://www.nsnam.org/doxygen/group__attribute.html|sistemul de atribute al ns-3]] (''ns3::Ipv4Header, ns3::TcpHeader'') și cu o listă de trace-uri specifice clasei respective.
+=====  Task 03: Basic plot =====
+Ne propunem să validăm și că funcționează generarea de grafice, lucru pe care îl vom folosi la toate laboratoarele.
+Descarcati fișierul de date numit  **plotting_data1.csv** ce conține:
+<file csv plotting_data1.csv>
+ # comentarii
+ # X Y
+2
+3
+2
+1
+</file>
+Pe baza acestor date, graficul poate fi construit folosind urmatorul template (pe care il puteti folosi si la restul laboratoarelor):
+<code python>
+import copy
+import numpy as np
+import matplotlib
+import matplotlib.pyplot as plt
+# Calea absoluta catre fisierul de date din care citim
+# TODO - trebuie inlocuita cu calea corecta
+DATA_FILE = 'plotting_data1.csv'
+columns = ['x', 'y']
+# Citim datele din fisier
+# Argumentul delimiter precizeaza care este delimitatorul dintre coloane
+# Argumentul skip_header precizeaza cate linii nu vor fi citite pornind cu inceputul fisierului
+# Argumentul names este unul foarte util deoarece permite asocierea de nume pentru coloanele din fisier si
+# de asemenea duce la un acces foarte usor al datelor in script. In acest exemplu, names va fi egal cu ['x', 'y']
+# ceea ce inseamna ca putem accesa valorile din prima coloana prin sim_data['x'].
+# Argumentul dtype setat specifica modul in care vor fi interpretate coloanele (string-urile ca string-uri, float-urile ca float-uri).
+# In absenta acestui argument, valorile din coloane vor fi interpretate ca float.
+sim_data = np.genfromtxt(DATA_FILE, delimiter=' ', skip_header=2, names=columns, dtype=None)
+def plot_data(sim_data):
+    data = copy.deepcopy(sim_data)
+    # Apelul subplots poate fi folosit pentru a crea mai multe subgrafice in cadrul aceluiasi grafic sau in cadrul unor grafice diferite
+    # Prin figsize se specifica dimensiunea graficului
+    fig, ax = plt.subplots(figsize=(12,12))
+    # Valori stilistice pentru grafic
+    ax.grid(color='b', alpha=0.5, linestyle='dashed', linewidth=0.5)
+    # Denumirile axelor Ox si Oy, precum si titlul graficului
+    plt.xlabel('X values')
+    plt.ylabel('Y values')
+    plt.title('A very nice looking plot')
+    # Aici este construit efectiv graficul. Campul label va fi folosit in cadrul legendei graficului
+    ax.plot(data['x'], data['y'], label='My plot')
+    ax.legend()
+    plt.savefig("l1t3.png")
+if __name__ == '__main__':
+    plot_data(sim_data)
+</code>
+Verificați după rulare că în folderul din docker aveți fișierul ''l1t3.png''. De asemenea, pentru că folosim [[https://docs.docker.com/storage/storagedriver/overlayfs-driver/|overlayfs]] puteți accesa de pe mașina fizică/virtuală din care rulați docker-ul din folderul: ''~/.isrm2024/merge/l1t3.png'' presupunând că la build ati folosit ca parametru numele docker image-ului ''isrm2024''.

isrm/laboratoare/v2/01.1719516226.txt.gz · Last modified: 2024/06/27 22:23 by mbarbulescu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top

Differences

Cursuri

Laboratoare

Resurse