基于opnet的校园网仿真_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于opnet的校园网仿真_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

时间顺序调度事件列表中的事件，需要先执行的事件位于表的头部。 当一个事件执行后将从事件列表中删除该事件。 仿真核作为仿 真的核心管理机构，采用高效的办法管理维护事件列表，按顺序通过中断将在队列头的事件交给指定模块，同时接收各个模块送来的中断，并把相应事件插入事件列表中间。 仿真控制权伴随中断不断地在仿真核与模块之间转移。 当事件同时发生时，仿真核按照下面两种办法来安排事件在事件列表中的位置： （ 1）按照事件到达仿真核的时间先后顺序，先到达先处理（ first e first serve）。 广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 8 （ 2）按照事件的重要程度，为事件设置不同的优先权，优先权高的先处理。 OPNET 仿真流程 利用 OPNET仿真，一般遵循以下 工作流程： 定义目标问题：明确和规范化网络仿真所要研究的问题和目标，提出明确的网络仿真描述性能参数。 如网络通信吞吐量、链路利用率、设备利用率、端到端延迟等。 建立网络仿真模型：根据研究的问题和目标，建立所需要的网络模型、进程模型或节点模型，并配置相关业务。 收集统计量：根据要研究的问题和目标，收集要用于仿真模型实现和验证的相关统计数据。 如网络流量、端到端延迟等。 保存项目运行仿真：利用仿真工具进行仿真实验，以得到所需要的数据。 查看并分析结果：查看结果并利用相关分析工具和数学知识对仿真结 果进行统计分析。 调试再仿真：分析仿真数据，找出瓶颈，然后通过修改拓扑结构、更新设备、修改协议等方法得到新的仿真场景，再次运行仿真。 生成仿真报告：生成网络仿真的研究报告。 广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 9 第三章 校园网性能评价指标 校园网性能稳定与否关系到学校教育、教学、科研和管理等工作能否正常有序进行。 及时了解校园网的性能，对于提高网络速度、克服网络瓶颈、保障教育教学工作的正常进行具有十分重要的意义。 而要对校园网性能进行分析评价，必须要有一定的衡量标准，即需要确定一组网络性能评价指标 [17]。 不同的网络业务或应用，其涉及的性能指标不尽相同，同一种性能指标对于不同的业务类型，其影响也有很大区别，因此对于具体的业务类型或应用，还需具体分析。 本文将介绍几个常用的描述网络性能的指标，它同样适用于校园网。 校园网的性能评价指标 响应时间 响应时间是反映网络性能的重要指标之一，它是指客户机从对服务器提出请求开始到收到响应所需要的时间，常用于评价交互式终端从一个主机请求信息的情况，这是一个应用层的指标。 如：从用户点击一个 URL，到接收到相应的页面 所经历的时间，就是 WEB服务的响应时间。 在 C/S结构中，响应时间由网卡延迟、物理介质延迟、服务器延迟三种构成。 在主 /从式网络结构中响应时间是由轮询延迟、链路延迟、设备延迟和 CPU延迟四部分所需时间的总和。 不同的应用对响应时间的要求不尽相同。 如在 Email和 FTP应用中，要求数据的准确性高，但对响应时间则要求很低。 而在 HTTP应用下载一个网页只要不超过 5秒也还是可以忍受的，一般情况下响应时间阈值设为 100毫秒，最大不超过 400毫秒，当响应时间超过阈值时，用户就可能变得不耐烦。 网络延迟 网络延迟 是指将数据从一端发送到另一端的时间，是一个广泛使用的广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 10 性能指标。 延迟时间的大小影响应用程序在网络上的运行效率的高低，对于那些对时间敏感的应用程序而言其影响更大。 比如 IP语音系统（ VOIP）和视频点播系统（ VOD），为达到用户期望的语音和视频质量，要求尽可能小的端到端延迟时间。 网络延迟的确定常测量往返时间（ RTT， roundtrip time），即一个数据包自客户机到服务器间往返所需的时间间隔，它不是固定不变的，而是随着网络状态变化而变化。 在服务器端，如果服务器闲，则响应快，忙则响应慢：在网络设备上，如果 网络路径无拥塞，则在路由器上排队时间短，否则时间延长；在网络传输中，由链路故障引起的路由变化也可能导致数据包往返路径不一致，从而影响传输时间。 可以通过对某一段时期的网络延迟进行监测，如果出现网络延迟的突升或突降，通常表明网络出现故障或受到安全攻击等。 延迟变化 延迟变化是指网络传输延迟的时间变化，即抖动。 延迟变化一般可以理解为同向传输的相邻数据包之间的时间差。 造成抖动的原因主要有 3个： 网络拓扑变化造成的传播延迟变化； 数据包处理要求不同带来的交换延迟变化； 因队列的空和队列的满而 引起的调度处理延迟变化。 对于语音和视频业务来说，不允许出现较大的延迟变化，否则将严重影响传输质量。 吞吐量 网络的吞吐量（ Throughput）是衡量网络性能的一个重要参数，指单位时间内传输的无差错的数据量，通常以 bps(位 /秒 )、 Bps(字节 /秒 )或 pps(包/秒 )表示。 广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 11 链路使用率 链路使用率（ Link Utilization）是指待定时间间隔吞吐量占链路接入率速率的百分比。 资源利用率 资源利用率是指网络资源的有效工作时间占整个时间的百分比。 它是网络资源使用频度的 动态度量，也是衡量网络性能价格比的关键参数。 资源利用率包括各种网络部件的利用率：如信道利用率、内存利用率、 CPU利用率、网络利用率等。 分析各个部分的利用率就可以知道网络中的瓶颈在哪里。 另外，资源利用率也是预测网络性能变化的最有效途径，从经验来看， CPU利用率最好在 30%40%，超过这个界限，网络性能会急剧下降，而网络利用率大约为 30%70%时，可保证有突发业务时仍有足够的带宽可用。 丢包率 网络丢包率是指在一个待定时间间隔内，从客户机到服务器间往返过程中丢失的数据包占所发送数据包的百分比。 数 据包丢失一般是由网络拥塞引起的。 丢包率一般在 0%15%间变化。 超过 15%的丢包率可能导致网络不可用。 需要注意的是少量的丢包率并不一定表示网络故障，很多业务在少量丢包的情况下也能继续进行。 比如一些实时应用或流媒体业务，如VOIP，就可以忍受少量的丢包，并且也不需重发丢失的包；另外， TCP协议正是靠检测丢包发现网络拥塞的，这时它会以便低的速率重发丢失的包。 可靠性和可用性 可靠性和可用性是判断系统是否有效的指标。 与前面所阐述的动态指标不同，它们是一种静态指标。 可靠性是指在一定时间内系统能正常工作 的概率。 一般用平均无故障广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 12 时间（ MTBF， Mean Time Between Failures）表示。 显然 MTBF值越大，可靠性越高。 为了提高网络的可靠性，网络中对关键部件往往设置冗余备份。 可用性是指在某特定时间段内，系统能正常工作的时间占总时间的百分比。 通常用平均修复时间（ MTTR）表示。 故障次数少但故障后修复时间长，或故障次数多每次故障修复时间短，这两种情况都是用户无法接受的。 最理想的情况是 MTBF值大，而 MTTR值小，即可靠性高，一般不出现故障，一旦出现故障能马上修复 [5]。 影响性能的要因素 拓朴结构。 不同拓朴结构的网络，其可靠性和延迟等性能会有所不同。 如星形网，延迟小，但中心结点如果出故障，整个网络都会瘫痪，网络可靠性差；而网状网则可靠性非常高。 网络的带宽。 它反映了单位时间内网络传输数据的能力，同等条件下，带宽越高，吞吐量越大，网络性能越高。 网络的输入负载。 网络所有工作站所要求传输的数据量之和称为输入负载。 输入负载的增加引起信道拥挤，时延增加，严重的还会因为碰撞加剧或缓冲溢出引起重发而阻塞信道。 网络节点数。 网络节点增多时，传输业务时延加大，网络时延增加，网络负载加重，从而使网络性能下降。 广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 13 第四章 校园网的网络设计 校园网的主要拓扑类型 在计算机网络中，从拓扑学的角度看，把网络单元定义为节点，两点间的连线称为链路。 网络节点和链路的几何位置就是网络的拓扑结构，也就是指网络中的网络单元的地理分布和互联关系的几何构形 [11]。 按拓扑结构，计算机网络可分为星型、树型、网状型、总线型、环型五类。 星型拓扑结构 星型拓扑是由中央结点为中心与各结点连接组成的，多结点与中央结点通过点到点的方式连接。 它的优点是：网络结构简单，便于管理；控制简单，建网容易；网络延迟时间较短，误码率较低。 缺点是：网络共享能力较差；通信线路利用率不高；中央结点负荷太重；网络可靠性低。 树型拓扑结构 树型网络是将多级星形网络按层次方式排列得到的网络，它的特点是结构简单，成本低；每个链路都支持双向传输；结点扩充方便灵活；除叶结点及其相连的链路外，任何一个结点或链路产生的故障都会影响整个网络。 总线拓扑结构 环型结构由网络中 若干节点通过点到总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。 各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 14 符则接收网上的信息。 总线型结构的网络优点是：结构简单灵活，便于扩充；信道利用率高；传输速率高。 缺点是：可靠性不高；会产生冲突问题；维护难，出现故障时较难查找。 环型拓扑结构 点链路首尾相连形成一个闭 合的环，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输。 环型结构具有如下特点：信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路中各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息在环路中是依次穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。 网状型拓扑结构 在网状型拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点 都要频繁发送信息时才使用这种方法。 它的安装也复杂，但系统可靠性高，可扩充性好，容错能力强，网络可靠性高，网络可建成各种开关，采用多种通信信道，多种传输速率。 现在的校园网多使用星型或树型的拓扑结构，总线局域网已基本被星型所代替。 校园网关键设备及主要技术 （ 1）中继器 中继器用于同种局域网络的互连，是在物理层次上实现互连的网络互广西大学学士学位论文 基于 OPNET的校园网仿真 15 连设备，用于扩展网段的距离。 它是最简单的网络互连设备。 以太网常常利用中继器扩展总线的电缆长度，标准细缆以太网的每段长度最大 185米，最多可有 5段，而增加 中继器后，最大网络电缆长度则可提高到 925米 [12]。 中继器的特点有： 1) 中继器可以重发信号，这样可以扩展网段的距离。 2) 中继器主要用在同种 LAN互连中，如 LAN和 Ether网。 3) 中继器工作在网络体系结构模型的最低层物理层。 4) 由中继器连接起来的各网段必须采用同样的信道协议，例如CSMA/CD协议。 5) 由中继器连接的网段构成一个更大的网段，并且有着相同的网络地址，属于一个冲突域。 6) 网段上的每一个节点都有自己的地址。 7) 中继器以它相连的网络同 样的速度发送数据。 （ 2）集线器 集线器（ HUB）又称为 HUB，实质上为多端口的中继器，在使用时，可以把集线器连接的网络看成一个共享式总线，在集线器的内部，各端口之间相互连在一起的。 集线器可分为独立式、叠加式、智能模块化，有 8端口、 16端口、 24端口多种规格，集线器支持的数据传输率为 10Mbps或100Mbps。 集线器把一个端口接收的所有信号向所有端口进行广播，因而容易形成广播风暴。 随着网络交换技术的发展，集线器正逐步为交换机所取代 [12]。 （ 3）交换机 交换机是基于硬件的设备，它工作在数据链路层，交换机每个端口都。