网络拥塞控制经典算法RED仿真(4)
2 NS（Network Simulator）介绍
2.1 NS2简介
NS是Network Simulator的首写字母缩写，它是由LBNL(Lawrence Berkeley National Laboratory )的网络研究小组开发的仿真工具。NS是一种可扩展、易配置、可编程的事件驱动的网络仿真软件[6]。NS支持许多基本的协议，如Tcp协议、一些路由协议和多点发送协议等。
LBNL的网络仿真软件的开发始于1990年5月对S.Keshav的REAL网络仿真程序的修改。91年夏天，对仿真描述语言进行了修改，称为Tcpsim。1994年12月，Mccane用C++重写了Tcpsim，并用基于Tcl ( Tool Command Language ) 的仿真语言代替了基于yacc ( yet another compiler’s compiler ) 的仿真语言，同时支持多点发送。从此时开始不再称为Tcpsim，而称为NS[7]。
最初的NS版本，如版本1使用Tcl ( Tool Command Language )。现在使用的是NS-2.31版，使用麻省理工大学开发的Otcl ( Object Tool Command Language ) 语言作为命令行和配置界面。除了流管理以外，NS-2保留了所有功能的先后兼容性，因此支持NS1版中用Tcl脚本书写的程序。NS-2相对于NS-1来说发生了三个基础性的改变：1〕为了获得更大的灵活性，NS-1中较复杂的对象被分解为较简单的分量。2〕配置界面是OTcl，Tcl的面向对象版。3〕Otcl解释器的界面代码独立于主要的仿真器。
NS的新功能包括RED ( Random Early Detection ) 网关，CBQ ( Class-Based Queueing ) 以及带有SACK ( selective acknowledgements ) 的TCP的两种实现方式。
2.2 NS2的软件构成
NS2 包含Tcl/Tk，OTcl。其中Tcl是一个开放脚本语言，用来对NS2进行编程；Tk是Tcl的图形界面开发工具，可帮助用户在图形环境下开发图形界面；OTcl是基于Tcl/Tk的面向对象扩展，有自己的类层次结构；NS2为本软件包的核心，是面向对象的仿真器，用C++编写，以 OTcl解释器作为前端；Tcl/Tk则提供NS2和OTcl的接口，使对象和变量出现在两种语言中[8]。为了直观的观察和分析仿真结果，NS2 提供了可选的Xgraphy、可选件Nam。
2.3 使用NS2的流程
进行网络仿真前，首先分析仿真涉及哪个层次，NS仿真分两个层次：一个是基于OTcl编程的层次。利用NS已有的网络元素实现仿真，无需修改NS本身，只需编写OTcl脚本。另一个是基于C++和OTcl编程的层次[8]。如果NS中没有所需的网络元素，则需要对NS进行扩展，添加所需网络元素，即添加新的C++ 和OTcl类，编写新的OTcl脚本。
假设用户已经完成了对NS的扩展，或者NS所包含的构件已经满足了要求，那么进行一次仿真的步骤大致如下：
（1）开始编写OTcl脚本。首先配置模拟网络拓扑结构，此时可以确定链路的基本特性，如延迟、带宽和丢失策略等。
（2）建立协议代理，包括端设备的协议邦定和通信业务量模型的建立。
（3）配置业务量模型的参数，从而确定网络上的业务量分布。
（4）设置Trace对象。NS通过Trace文件来保存整个模拟过程。仿真完后，用户可以对Trace文件进行分析研究。
（5）编写其他的辅助过程，设定模拟结束时间，至此OTcl脚本编写完成。
（6）用NS解释执行刚才编写的OTcl脚本。
（7）对Trace文件进行分析，得出有用的数据。
（8）调整配置拓扑结构和业务量模型，重新进行上述模拟过程。
图2. 1 NS2进行网络模拟的基本流程图
NS2 采用两级体系结构，为了提高代码的执行效率，NS2 将数据操作与控制部分的实现相分离，事件调度器和大部分基本的网络组件对象后台使用C++实现和编译，称为编译层，主要功能是实现对数据包的处理；NS2 的前端是一个OTcl 解释器，称为解释层，主要功能是对模拟环境的配置、建立。从用户角度看，NS2 是一个具有仿真事件驱动、网络构件对象库和网络配置模块库的OTcl脚本解释器。NS2中编译类对象通过OTcl连接建立了与之对应的解释类对象，这样用户间能够方便地对C++对象的函数进行修改与配置，充分体现了仿真器的一致性和灵活性。
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