数据通信实验.docx

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数据通信实验.docx

数据通信实验

电子科技大学计算机科学与工程学院

标准实验报告

（实验）课程名称数据通信

电子科技大学教务处制表

电子科技大学

实验报告

学生姓名：

学号：

指导教师：

实验地点：

实验时间：

实验室名称：

实验一NS2的基础使用

1.实验室名称：

主楼A2412

2．实验目的：

熟悉NS模拟软件的基本使用方法。

熟悉ubuntu的操作命令和Linux桌面环境下编辑器的使用。

三.实验原理：

NS模拟传输层的UDP协议的工作

四,实验环境

Ubuntu12.04/kernel3.5

GCC4.6.3

NS-2.33

五实验步骤

使用熟悉的Linux桌面环境下的编辑器（通常使用例如VIM,Gedit），新手推荐使用Gedit。

以下例子以使用Gedit为准。

切换到用户根目录下cd~

建立自己的文件夹mkdiryour_document_name

进入刚刚新建的文件夹cdyour_document_name

新建一个TCL脚本文件gedityour_TCL_file_name.tcl

将如下代码复制粘贴到你的文件中：

#Hereisthebeginningofthiscodefile

setval（stop）5.0;#模拟器结束时间

#新建一个NS模拟对象

setns[newSimulator]

#打开NS追踪文件

settracefile[openout.trw]

$nstrace-all$tracefile

#打开NAM追踪文件

setnamfile[openout.namw]

$nsnamtrace-all$namfile

#新建6个节点

setn0[$nsnode]

setn1[$nsnode]

setn2[$nsnode]

setn3[$nsnode]

setn4[$nsnode]

setn5[$nsnode]

#建立节点之间的链路，格式解释如下

#duplex-link双向链路可选选项（duplex-link,simple-link单向链路）

#$n0$n2表明从0号节点到2号节点

#2.0Mb申明链路传输速率，可使用Mb,Kb,b

#10ms申明链路传输延迟

#DropTail队列类型

$nsduplex-link$n0$n22.0Mb10msDropTail

#申明链路队列长度

$nsqueue-limit$n0$n210

$nsduplex-link$n1$n22.0Mb10msDropTail

$nsqueue-limit$n1$n210

$nsduplex-link$n4$n32.0Mb10msDropTail

$nsqueue-limit$n4$n310

$nsduplex-link$n3$n21.0Mb20msDropTail

$nsqueue-limit$n3$n210

$nsduplex-link$n3$n52.0Mb10msDropTail

$nsqueue-limit$n3$n510

#为NAM创建节点位置描述，以第一个为例，2号节点在0号节点的右下方

$nsduplex-link-op$n0$n2orientright-down

$nsduplex-link-op$n1$n2orientright-up

$nsduplex-link-op$n4$n3orientleft-down

$nsduplex-link-op$n3$n2orientleft

$nsduplex-link-op$n3$n5orientright-down

#新建一个UDP连接

setudp0[newAgent/UDP]

#将0号节点Agent/UDP绑定，以下类似

$nsattach-agent$n0$udp0

setnull2[newAgent/Null]

$nsattach-agent$n4$null2

#将Agent/UDP及Agent/Null节点进行连接

$nsconnect$udp0$null2

#设置Agent/UDP包大小

$udp0setpacketSize_1500

#新建另一个UDP连接

setudp1[newAgent/UDP]

$nsattach-agent$n1$udp1

setnull3[newAgent/Null]

$nsattach-agent$n5$null3

$nsconnect$udp1$null3

$udp1setpacketSize_1500

#在UDP连接上新建一个CBR应用

setcbr0[newApplication/Traffic/CBR]

$cbr0attach-agent$udp0

$cbr0setpacketSize_1500

$cbr0setrate_1.0Mb

$cbr0setrandom_null

#在第1秒，$cbr0服务开始发送

$nsat1.0"$cbr0start"

#在第4秒，$cbr0服务停止发送

$nsat4.0"$cbr0stop"

#在UDP连接上新建一个CBR应用

setcbr1[newApplication/Traffic/CBR]

$cbr1attach-agent$udp1

$cbr1setpacketSize_1500

$cbr1setrate_1.0Mb

$cbr1setrandom_null

$nsat2.0"$cbr1start"

$nsat3.0"$cbr1stop"

#定义一个'finish'过程用以处理模拟结束之后需要完成的动作

procfinish{}{

#申明使用外部变量

globalnstracefilenamfileval

$nsat$val（stop）"$nsnam-end-wireless$val（stop）"

#清空追踪区域

$nsflush-trace

#关闭trace文件

close$tracefile

#关系nam文件

close$namfile

#执行系统命令namout.nam

execnamout.nam&

exit0

}

#在val（stop）时间调用finish过程

$nsat$val（stop）"finish"

$nsat$val（stop）"puts\"done\";$nshalt"

#启动ns

$nsrun

保存退出，在当前目录下，使用nsyour_TCL_file_name.tcl

观察仿真过程

六实验结果及数据分析

网络拓扑结构图和数据传输图：

由实验代码可知：

实验通过NS模拟软件建立了六个节点，各节点均采用全双工形式，两条UDP连接（数据发送方向如图），0-2,1-2,4-3,5-3的链路速率均为2.0Mb，延迟10ms，DropTail队列形式，而2-3的链路速率只有1.0Mb，延迟10ms，DropTail队列形式。

数据包包的大小为1500字节，传输速率为1.0Mb。

具体流程截图如图：

n0通过udp0向n4开始发送数据

n2通过udp1向n5发送数据：

由于在节点n2出数据传进的速率大于传出的速率，发生丢包：

n1发送数据停止，丢包现象消失：

n0发送数据停止，流程结束：

7．新的发现

在代码中修改n2-n3的数据链路的速率，可以避免丢包现象的发生。

原因是，通过增大n2-n3的传输速率可以使n2节点的数据传出速率大于传进速率，这样数据就可以很快的被转发，从而不会因数据传出过慢而产生排队，进而丢包的现象。

实验二TCP性能仿真实验

一．实验室名称：

主楼A2412

二．实验目的：

复习TCP相关性能知识；实现TCP性能仿真实验在NS上

三.实验原理：

NS仿真TCP/IP的工作原理和工作方式。

四,实验环境

Ubuntu12.04/kernel3.5

GCC4.6.3

NS-2.33

五实验步骤

修改tcp.cc代码

Gedit~/ns-allinone-2.33/ns-2.33/tcp/tcp.cc

（将窗口阈值一半变为的窗口阈值1/3——wt_tcp1.cc）

第一处：

……

if（cwnd_

slowstart=1;

if（precision_reduce_）{

//halfwin=windowd（）/2;//

halfwin=windowd（）/3;

……

第二处：

……

}else{

inttemp;

//temp=（int）（window（）/2）;//

temp=（int）（window（）/3）;

halfwin=（double）temp;

……

第三处：

……

switch（how）{

case0:

/*timeouts*/

//ssthresh_=int（window（）/2）;//

ssthresh_=int（window（）/3）;

if（ssthresh_<2）

ssthresh_=2;

cwnd_=int（wnd_restart_）;

break;

case1:

……

第四处

……

case4:

/*Tahoedupacks*/

//ssthresh_=int（window（）/2）;//

ssthresh_=int（window（）/3）;

if（ssthresh_<2）

ssthresh_=2;

cwnd_=1;

break;

default:

abort（）;

……

返回ns根目录

执行./install执行安装（此时间较长，请耐心等待）

参照实验1代码，编写tcl代码，实现一个简单的3节点，2条链路的网络

网络如下图

这个是该网络结构对应代码

setval（stop）5.0

setns[newSimulator]

#设置用XGRAPH软件打开的跟踪文件，通常可以一条完整链路对应一个文件

setf0[openout.trw]

settracefd[openwired.trw]

$nstrace-all$tracefd

setnf[openwired.namw]

$nsnamtrace-all$nf

#record过程用以记录仿真过程，然后通过使用XGRAPH画图软件来表现

procrecord{}{

globalsinkf0

setns[Simulatorinstance]

#设置经过多少时间再次调用该过程

settime0.5

#计数sink节点接受了多少数据

setbw[$sinksetbytes_]

#设置当前时间

setnow[$nsnow]

#计算网络流量并写入文件中

puts$f0"$now[expr$bw/$time*8/1000000]"

#重置计数器

$sinksetbytes_0

#循环调用该过程

$nsat[expr$now+$time]"record"

}

$nsat0.0"record"

procfinish{}{

globalnstracefdnfvalf0

$nsat$val（stop）"$nsnam-end-wireless$val（stop）"

$nsflush-trace

close$f0

close$tracefd

close$nf

execnamwired.nam&

exit0

}

setn0[$nsnode]

setn1[$nsnode]

setn2[$nsnode]

$nsduplex-link$n0$n12Mb10msDropTail

$nsduplex-link$n1$n22Mb10msDropTail

$nsqueue-limit$n0$n110

$nsqueue-limit$n1$n210

$nsduplex-link-op$n0$n1orientright

$nsduplex-link-op$n1$n2orientright

settcp[newAgent/TCP]

$nsattach-agent$n0$tcp

setsink[newAgent/TCPSink]

$nsattach-agent$n2$sink

$nsconnect$tcp$sink

setftp[newApplication/FTP]

$ftpattach-agent$tcp

$nsat0.5"$ftpstart"

$nsat4.5"$ftpstop"

$nsat$val（stop）"finish"

$nsat$val（stop）"puts\"done\";$nshalt"

$nsrun

保存并返回

在当前目录调用nsyour_TCL_file_name.tcl观察nam效果

在当前目录调用graphout.tr-geometry800x400用Xgraph软件观察仿真过程

六实验结果及数据分析

网络拓扑结构和数据传输图：

由实验代码可知：

实验通过NS模拟软件建立了三个节点，各节点均采用全双工形式，一条TCP连接（数据发送方向如图），0-1,1-2的链路速率均为2.0Mb，延迟10ms，DropTail队列形式。

具体流程截图如图：

tcp连接启动，进入慢启动过程：

慢启动阶段，拥塞窗口大小指数增长：

达到阈值，拥塞窗口大小线性增长：

整个过程中的网络流量如图：

实验三数据通信NS2仿真实验

一．实验室名称：

主楼A2412

二．实验目的：

掌握网络设计的基本方法，设计出所要求的网络结构并实现相关功能。

三.实验原理：

请按照以下要求，根据上次实验的代码，设计一个网络拓扑，并用NAM（能用XGRAPH分析更好）查看网络流量变化并分析结果。

要求如下：

网络包含4个node，各节点之间都是以全双工的链路相连（duplex-link）。

n0和n2之间链路的带宽为2Mbps，延迟为10ms，为DropTail队列方式；n1和n2之间链路带宽为2Mbps，延迟为10ms，也为DropTail队列方式；n2和n3之间链路的带宽为1.7Mbps，延迟为20ms，为RED方式（将DropTail替换成为RED）。

n0处有一个FTP的TCP流量产生器，n1处为CBR的UDP流量产生器，n3有一个接收TCP的sink和接收UDP的NULL。

节点间位置关系如下图：

四,实验环境

Ubuntu12.04/kernel3.5

GCC4.6.3

NS-2.33

五实验步骤