• nsnam/ns-3 - Simulatorul de ns-3. Noi folosim release-ul de pe tag-ul ns-3.42.
• Laboratoarele de ISRM compatibile cu ns-3.
• Imagine docker cu setup ISRM

Pe orice mașină virtuală cu orice distribuție de Linux instalată, sau sub WSL2, sau dacă aveți Linux pe stațiile voastre instalați pachetul de docker:

sudo apt install docker docker.io docker-compose

O dată instalat docker e nevoie să vă adăugați userul în grupul docker. Urmați pașii de aici: https://docs.docker.com/engine/install/linux-postinstall/

Vezi și https://github.com/isrm-lab/isrm-vm-docker-img/blob/main/README.md

mkdir -p ~/isrm
cd ~/isrm
git clone git@github.com:isrm-lab/isrm-vm-docker-img.git
cd ~/isrm/isrm-vm-docker
./build-img.sh isrm2024 ~/isrm/ns-3-dev yes
 
# to enter console of image after build:
./enter-img.sh isrm2024

Compilare și rulare un exemplu de ns-3 pentru validarea funcționalității:

./ns3 configure --enable-examples --enable-tests
./ns3 build
 
./ns3 run "lab3 --numberOfNodes=2 \
     --payloadSize=1400 --offeredRate=11Mbps --phyRate=DsssRate11Mbps --simulationTime=2"

Dacă vă dați shutdown/reboot sau unmount la filesystem-ul dockerului și vreți să re-rulați simulatorul ns-3:

./build-img.sh isrm2024 ~/isrm/ns-3-dev

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:

• Tutorial pentru utilizatori
• Development & Manual

Pentru inceput, puteti parcurge Tutorial ns-3, indeosebi urmatoarele sectiuni:

1. Conceptual Overview
2. Building Topologies
3. 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:

./enter-img.sh isrm2024
 
root@isrm-vm:/home/student/isrm$ ./ns3 run wifi-tcp
1.1s: 	46.2797 Mbit/s
1.2s: 	55.2294 Mbit/s
(...)
10.8s: 	55.465 Mbit/s
10.9s: 	44.9843 Mbit/s
 
Average throughput: 52.15 Mbit/s

Dacă vrem să transmitem parametrii în linia de comandă simulării (deoarece wifi-tcp suportă), o putem face cu ghilimele:

root@isrm-vm:/home/student/isrm$ ./ns3 run "wifi-tcp --pcap --simulationTime=3"
1.1s:   45.8086 Mbit/s
1.2s:   55.3472 Mbit/s
(...)
3.9s:   52.7565 Mbit/s
 
Average throughput: 52.9017 Mbit/s

Întrucât opțiunea --pcap activează mecanismul de pcap tracing din ns-3 (vom discuta mai târziu despre acesta), putem vizualiza cu wireshark următoarele capturi care se generează în directorul curent:

root@isrm-vm:/home/student/isrm# ls *.pcap
AccessPoint-0-0.pcap  Station-1-0.pcap

root@isrm-vm:/home/student/isrm# ls *.pcap
AccessPoint-0-0.pcap  Station-1-0.pcap

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?

Determinați canalul routerului și frecvența centrală a lui analizând câmpurile din secțiunea 802.11 radio information sau Radiotap Header.

Exemplu rulare:

student@isrm-vm:~/ns-3-dev$ 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

• -T fields indică câmpurile din pachete care se doresc printate

Colecție de câmpuri de interes:

• (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 acest tabel din standardul 802.11

Mecanismul de tracing din ns-3 ne permite să logăm și în format ASCII evenimentele. Rulați simularea aferentă laboratorului 3 astfel:

./waf --run "lab3 --numberOfNodes=2 --payloadSize=1400 \
    --offeredRate=11Mbps --phyRate=DsssRate11Mbps --simulationTime=2 --tracing=true"

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:

r for received
d for dropped
+ for enqueued
- for dequeued
t is for transmitted #Relevant for WiFi tracefiles

A doua coloană reprezintă timestamp.

A treia coloană are următoarea semnificație:

Apoi urmează o serie de nume de clase din sistemul de atribute al ns-3 (ns3::Ipv4Header, ns3::TcpHeader) și cu o listă de trace-uri specifice clasei respective.