Bài tiểu luận môn hoc IP ứng dụng và bảo mật giới thiệu công cụ ns

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (623.34 KB, 88 trang )

1. Giới thiệu về công cụ mô phỏng mạng NS 4
1.1 Tổng quan 4
1.2. Bộ định trình sự kiện 6
1.3. Các thành phần mạng 8
1.4. Gói dữ liệu 10
2. Giao tiếp với bộ thông dịch: Liên kết OTcl 11
2.1 Các khái niệm 11
2.2 Tổng quan về mã lệnh 12
2.3 Lớp Tcl 13
2.3.1 Lấy tham chiếu tới instance của lớp Tcl 13
2.3.2 Gọi các hàm OTcl 13
2.3.3 Gửi và nhận kết quả từ bộ thông dịch 13
2.3.4 Thông báo lỗi và thoát 14
2.3.5 Các hàm băm trong bộ thông dịch 14
2.4 Lớp TclObject 14
2.4.1 Tạo và hủy đối tượng TclObject 14
2.4.2 Kết hợp biến 15
2.4.3 Theo dõi giá trị biến 15
2.4.4 Hàm command: định nghĩa và cách gọi 15
2.5 Lớp TclClass 15
2.5.1 Kết hợp các biến thành viên tĩnh của lớp C++ 16
2.6 Lớp TclCommand 16
2.7 Lớp EmbeddedTcl 17
2.8 Lớp InstVar 17
3. Lớp Simlator 17
3.1 Khởi tạo bộ mô phỏng 18
3.2. Bộ định trình và sự kiện 18
3.2.1 Bộ định trình danh sách 19
3.2.2. Bộ định trình xếp đống 19
3.2.3 Bộ định trình xếp hàng theo lịch 19
3.2.4 Bộ định trình thời gian thực 20

3.3 Các phương thức khác 20
3.4. Lướt qua về các lệnh 20
4. Các nút và chuyển gói 22
4.1 Các cách thức của bộ mô phỏng: Tạo kiến trúc mạng 22
4.2 Các cách thức của nút: đặt cấu hình nút 24
4.3 Cấu hình nút về mặt chức năng 26
4.3.1 Giao diện cấu hình nút 26
4.4 Bộ phân lớp 28
4.4.1 Bộ phân lớp địa chỉ 31
i
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG
KHOA QUAN HỆ QUỐC TẾ VÀ ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
IP – ỨNG DỤNG VÀ BẢO MẬT
Thầy hướng dẫn: Hoàng Đăng Hải
4.4.2 Bộ phân lớp đa hướng 31
4.4.3 Bộ phân lớp đa đường 33
4.4.4 Bộ phân lớp băm 33
4.4.5 Bộ tạo bản sao 35
4.5 Module định tuyến và sự tổ chức bộ phân lớp 36
4.5.1 Module định tuyến 37
4.5.2 Giao diện nút 38
4.6 Xem qua một vài lệnh 40
5. Các liên kết: Các liên kết đơn 41
5.1. Thủ tục cho Links và SimpleLinks 43
5.2. Các Connector 44
5.3 Phân cấp đối tượng 45
6. Quản lý hàng đợi và định trình gói 46
6.1. Lớp Queue trong C++ 46
6.1.1 Khóa hàng đợi 47

6.1.2. Lớp PacketQueue 49
6.2. Ví dụ: Loại bỏ phần cuối (Drop Tail) 50
6.3 Các kiểu khác nhau của đối tượng Queue 51
7. Trễ và các tuyến liên kết 56
7.1 Lớp LinkDelay 56
8.Các dịch vụ trong ns 58
8.1. Tổng quan 59
8.2 Sự thi hành (Implementation) 59
8.2.1 Hàng đợi RED cho Diffserv 59
8.3 Cấu hình 61
9. Agents 62
9.1. Trạng thái Agent 62
9.2. Các phương thức của Agent 62
9.3. Protocol Agents 63
9.4. Liên kết trong OTcl 64
9.4.1 Tạo và sửa đổi các Agent 64
9.4.2. Các giá trị mặc định 64
9.4.3. Các phương thức trong OTcl 65
9.5. Ví dụ: Các agent Tcp, TCPSink 65
9.5.1. Tạo Agent 65
9.5.2. Khởi động Agent 66
9.5.3. Xử lý đầu vào ở bộ thu 67
9.5.4. Xử lý đáp ứng ở bên gửi 68
9.5.5. Các bộ định thời 69
9.6. Tạo một agent mới 69
ii
9.6.1. Ví dụ: Yêu cầu “ping” (Cấu trúc kế thừa) 70
9.6.2. Các phương thức recv() và timeout() 70
9.6.3. Liên kết agent “ping” với OTcl 71
9.6.4. Sử dụng agent nhờ OTcl 73

9.7. Agent API 73
9.8. Các đối tượng agent khác 73
9.9. Các lệnh cơ bản 73
10. Các bộ định thời 74
10.1. Lớp cơ sở trong C++ TimerHandler 74
10.1.1. Định nghĩa một bộ định thời mới 75
10.1.2. Ví dụ: Bộ định thời truyền lại TCP 76
10.2. Lớp định thời trong OTcl 79
10.3. Một số lệnh cơ bản 79
11. Header gói và các định dạng 79
11.1. Header gói cho một giao thức cụ thể 80
11.1.1. Thêm một kiểu header gói mới 82
11.1.2. Lựa chọn các header gói trong bộ mô phỏng 82
11.2. Các lớp gói 83
11.2.1. Lớp Packet 83
11.2.2. Lớp p_info 86
11.2.3. Lớp hdr_cmn 86
11.2.4. Lớp PacketHeaderManager 87
11.3. Các lệnh cơ bản 89
iii
Giới thiệu công cụ NS
1. Giới thiệu về công cụ mô phỏng mạng NS
1.1 Tổng quan
NS là bộ công cụ mô phỏng mạng điều khiển theo các sự kiện rời rạc, được xây
dựng và phát triển bởi trường đại học Berkeley – Mỹ, cho phép mô phỏng nhiều kiểu
mạng IP khác nhau, mô phỏng các giao thức mạng: TCP, UDP cũng như các dạng
nguồn lưu lượng: FTP, Telnet, Web, CBR, VBR, mô phỏng các hàng đợi trong các bộ
định tuyến: DropTail, RED, CBQ, mô phỏng các giải thuật định tuyến. Ngoài ra NS
còn cho phép thực hiện việc phát đa luồng và một số giao thức lớp MAC đối với mô
phỏng LAN.

NS được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình hệ thống C++ và ngôn ngữ mô
phỏng OTcl. Otcl là dạng ngôn ngữ kịch bản Tcl được mở rộng theo mô hình hướng
đối tượng.
Hình 1: NS theo quan điểm người dùng
Theo quan điểm người dùng thuần túy, NS là một bộ thông dịch các kịch bản
Tcl hướng đối tượng. NS gồm có các bộ định trình các sự kiện mô phỏng, các thư viện
đối tượng thành phần mạng, thư viện các môdule tạo lập mạng (thực tế việc kết nối các
module được thực hiện bằng các hàm thành viên của các đối tượng mô phỏng cơ bản).
Khi sử dụng NS, người dùng phải lập trình bằng ngôn ngữ kịch bản Tcl. Để tạo
lập và triển khai một mạng mô phỏng, người dùng viết một kịch bản Tcl để khởi tạo
một bộ định trình sự kiện, thiết lập topo mạng thông qua việc sử dụng các đối tượng
thành phần mạng và các hành liên kết trong các thư viện của NS. Việc thiết lập một
mạng là ghép nối các đường dữ liệu giữa các đối tượng mạng bằng cách đặt con trỏ
của một đối tượng này tới địa chỉ của một đối tượng khác tương ứng. Khi muốn tạo
một đối tượng mạng mới, thì người dùng có thể tạo ra đối tượng đó bằng cách xây
dựng một đối tượng mới hoặc tổ hợp các đối tượng có sẵn trong các thư viện đối tượng
của NS và tạo ra các đường liên kết dữ liệu giữa chúng.
Một thành phần quan trọng của NS (bên cạnh các đối tượng mạng) là bộ định
trình sự kiện. Một sự kiện trong NS là một mã nhận dạng gói, mã này là duy nhất đối
với một gói, sự kiện được định thời và gắn với một con trỏ trỏ đến đối tượng sẽ xử lý
sự kiện đó. Trong NS, bộ định trình sự kiện giám sát toàn bộ thời gian mô phỏng, quản
lý và kích hoạt các sự kiện theo một hàng đợi. Khi một sự kiện được kích hoạt, bộ định
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
4
Giới thiệu công cụ NS
trình sẽ gọi tới thành phần đối tượng mạng xử lý tương ứng (thường cũng là đối tượng
tạo ra sự kiện đó), cho phép đối tượng này thực hiện các tác vụ thích hợp lên gói gắn
với sự kiện. Các thành phần đối tượng mạng truyền thông với nhau bằng cách trao đổi
các gói. Về nguyên tắc, tất cả các thành phần mạng luôn cần phải có một khoảng thời
gian nhất định để xử lý gói (trễ). Trễ này được thể hiện thông qua việc sử dụng các bộ

định trình sự kiện: gửi đi một sự kiện gắn với gói và chờ sự kiện đó được kích hoạt trở
lại trước khi xử lý các gói tiếp theo. Ví dụ: một thành phần mạng mô phỏng một thiết
bị chuyển mạch gói với 20 ms trễ, nó sẽ gửi đi một sự kiện trễ 20 ms gắn với gói cần
phải chuyển mạch tới bộ định trình sự kiện, bộ định trình sau 20 ms sẽ đưa sự kiện đó
ra khỏi hàng đội và kích hoạt nó trở lại thành phần mạng chuyển mạch, thành phần
chuyển mạch sẽ thực hiện việc chuyển gói tương ứng tới đối tượng liên kết đầu ra của
nó.
Một ứng dụng nữa của bộ định trình sự kiện là tạo ra các bộ định thời. VD: giao
thức TCP cần bộ định thời để giám sát thời gian chờ khi phát đi một gói nhằm thực
hiện việc phát lại gói. Khi đó, bộ định thời sử dụng bộ định trình tương tự như trong
trường hợp giả lập trễ, sự khác biệt duy nhất là bộ định thời đo giá trị thời gian gắn với
một gói, thực hiện các tác vụ liên quan đến gói đó sau một khoảng thời gian nhất định
trôi qua mà không thực hiện việc mô phỏng trễ.
NS được viết bằng hai ngôn ngữ OTcl và C++. Để đảm bảo tính hiệu quả NS
phân chia đường dữ liệu và đường điều khiển riêng biệt. Để giảm thời gian chương
trình xử lý các sự kiện và gói (thời gian này không phải thời gian mô phỏng),thì bộ
định trình sự kiện và các đối tượng mạng cơ bản trong đường dữ liệu được viết và biên
dịch bằng ngôn ngữ C++. Các đối tượng sau biên dịch vẫn có thể được sử dụng bởi bộ
thông dịch Otcl thông qua các liên kết Otcl, các liên kết này tạo ra đối tượng OTcl
tương ứng cho mỗi đối tượng C++, cũng như tạo ra các hàm và các biến thành viên
trong đối tượng Otcl tương ứng với các biến và hàm thành viên trong đối tượng C++.
Bằng cách này việc điều khiển các đối tượng C++ có thể được thực hiện thông quan
OTcl, ngoài ra ta cũng có thể thêm các biến và hàm thành viên khác vào đối tượng
OTcl. Các đối tượng được viết bằng C++ mà không cần thiết phải điều khiển trực tiếp
trong quá trình mô phỏng cũng không cần phải liên kết sang OTcl.
Mặt khác một đối tượng không nằm trên đường số liệu có thể được xây dựng
hoàn toàn bằng OTcl. Hình 2 minh họa một cây phân cấp đối tượng trong C++ và
OTcl.
Hình 2: Sự tương đồng giữa C++ và OTcl
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật

C++
OTcl
5
Giới thiệu công cụ NS
Hình 3: Mô hình kiến trúc của NS
Hình 3 chỉ ra kiến trúc chung của công cụ mô phỏng NS. Trong hình vẽ này,
người sử dụng thiết kế, triển khai các mô phỏng bằng các câu lệnh Tcl, sử dụng các đối
tượng mô phỏng từ thư viện Otcl, các bộ định trình sự kiện và phần lớn các đối tượng
mạng được xây dựng bằng C++, và các đối tượng này vẫn có thể được sử dụng như là
các đối tượng Otcl thông qua các liên kết. Toàn bộ các thành phần trong hình 3, kết
hợp lại tạo nên một bộ công cụ mô phỏng mạng NS, là một bộ thông dịch Tcl được mở
rộng hướng đối tượng và một tập các thư viện đối tượng mô phỏng mạng.
Các kết quả đạt được sau khi kết thúc quá trình mô phỏng, như trong hình vẽ 1,
là tập một hoặc nhiều file kết quả đầu ra dưới dạng văn bản text, chứa các dữ liệu mô
phỏng chi tiết. Các số liệu này có để được dùng để phân tích mô phỏng hoặc dùng làm
đầu vào cho các công cụ trình diễn mô phỏng mạng dạng đồ họa: Nam, Xgraph
Nam (Network Animator) có dạng giao diện tương tự như một công cụ chơi
CD, cho phép hiển thị thông tin dạng đồ hoạ như: thông lượng, số gói bị loại bỏ trên
mỗi link
1.2. Bộ định trình sự kiện
Như đã đề cập đến ở phần trên, đối tượng sử dụng chính của các bộ định trình
sự kiện là các thành phần mạng, mô phỏng việc xử lý gói hoặc có sử dụng các bộ định
thời. Hình 4 mô tả các đối tượng mạng sử dụng bộ định trình sự kiện. Cần lưu ý rằng:
một đối tượng gửi đi một sự kiện nào đó cũng chính là đối tượng xử lý sự kiện đó tại
một thời điểm định sẵn và đường dữ liệu giữa các đối tượng khác với đường điều
khiển (đường sự kiện). Thực tế, việc đưa các gói từ một đối tượng mạng này đến một
đối tượng mạng khác được thực hiện bằng cách sử dụng hàm send(Packet *p)
{target_-> recv(p)} của đối tượng gửi và hàm recv(Packet *,
Handler * h =0) của đối tượng nhận.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật

6
Giới thiệu công cụ NS
Hình 4: Bộ định trình sự kiện rời rạc
NS có hai kiểu định trình sự kiện khác nhau: định trình thời gian thực và định
trình không theo thời gian thực. Định trình không theo thời gian thực bao gồm 3 loại:
List, Heap và Calendar. Bộ định trình Calendar được sử dụng mặc định
trong NS. Các bộ định trình thời gian thực được sử dụng để thực hiện việc mô phỏng
tương tác với mạng thực tế.
Ví dụ: việc lựa chọn một bộ định trình sự kiện cụ thể được thực hiện như sau:

set ns [new Simulator]
$ns use-scheduler Heap

Một ứng dụng nữa của các bộ định trình sự kiện là tạo ra các bộ định thời sự
kiện mô phỏng như: khi nào thì bắt đầu một ứng dụng FTP, khi nào thì kết thúc mô
phỏng, hoặc để tạo ra các kịch bản mô phỏng trước khi thực hiện mô phỏng.
Một đối tượng định trình sự kiện , bản thân nó có các hàm thành viên định thời
mô phỏng, ví dụ như hàm at time "string" thực hiện phát đi sự kiện AtEvent
tại một thời điểm mô phỏng định sẵn: time. Sự kiện AtEvent đối tượng lớp con
của lớp Event, có một biến để chứa giá trị chuỗi string đã cho. Tuy nhiên sự kiện
AtEvent vẫn được xử lý bình thường như các sự kiện liên quan đến việc xử lý gói
khác trong bộ định trình sự kiện.
Khi một quá trình mô phỏng bắt đầu, và khi đến thời điểm định sẵn đối với sự
kiện AtEvent, sự kiện AtEvent được chuyển tới bộ xử lý sự kiện AtEvent, và
câu lệnh OTcl nằm trong chuỗi string của sự kiện AtEvent sẽ được thực thi. Ví dụ:
set ns [new Simulator]
$ns use-scheduler Heap
$ns at 300 "finish_sim"
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
7

Giới thiệu công cụ NS

proc finish_sim{}{

}
Trong ví dụ trên, ta thấy rằng hàm at time "string" là hàm thành viên của đối
tượng Simulator, nhưng cần phải lưu ý rằng đối tượng Simulator chỉ đóng vai trò giao
tiếp người sử dụng, nên thực ra nó sẽ gọi đến các hàm thành viên của các đối tượng
mạng hoặc các đối tượng định trình để thực sự thực hiện công việc đó.
1.3. Các thành phần mạng
Trong NS, hầu hết các thành phần mạng là các đối tượng phức hợp. Hình 5 chỉ
ra một phần của cây phân cấp theo lớp OTcl.
Hình 5: Một phần của cây phân cấp theo lớp
Gốc của cây phân cấp này là lớp TclObject. Lớp TclObject là lớp cơ sở
của mọi đối tượng trong thư viện OTcl (định trình sự kiện, thành phần mạng, định thời,
và các đối tượng khác). Lớp NsObject là lớp cơ sở của mọi đối tượng thành phần
mạng cơ bản xử lý gói, các thành phần này kết hợp với nhau tạo thành các đối tượng
phức hợp, như các đối tượng nodes hoặc links chẳng hạn. Các thành phần mạng
cơ bản lại được chia thành hai phân lớp con, Connector và Classifier, dựa trên
số lượng đường dữ liệu đầu ra có thể. Các đối tượng mạng cơ sở chỉ có một đường dữ
liệu đầu ra duy nhất sẽ thuộc vào lớp Connector, các đối tượng chuyển mạch có thể
có nhiều đường dữ liệu đầu ra thuộc vào lớp Classifier.
Nút và định tuyến
Nút là một đối tượng phức hợp, được hợp thành bởi các đối tượng đầu vào nút
và các bộ phân loại classifier. Có hai loại nút trong NS. Nút đơn hướng chỉ có
một đối tượng phân loại địa chỉ thực hiện định tuyến đơn đường và một đối tượng
phân loại cổng. Nút đa hướng, ngoài hai đối tượng phân loại địa chỉ và phân loại cổng
như trong nút đơn hướng, còn có thêm một đối tượng phân loại gói đa hướng và một
đối tượng phân loại thực hiện định tuyến đa luồng.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật

8
Giới thiệu công cụ NS
Hình 6. Nút (đơn hướng và đa hướng)
Trong NS, các nút đơn hướng được sử dụng mặc định. Để tạo ra nút đa hướng,
người sử dụng phải khai báo tường minh trong kịch bản OTcl, ngay sau khi tạo ra đối
tượng định trình sự kiện, khi đó mọi nút được tạo ra sẽ là nút đa hướng. Sau khi chỉ ra
kiểu nút sử dụng, người sử dụng cũng có thể lựa chọn kiểu giao thức định tuyến xác
định thay vì sử dụng giao thức ngầm định.
Đường kết nối
Đường kết nối cũng là một đối tượng phức hợp chính khác trong NS, đối tượng
Link. Khi người sử dụng tạo ra một đường kết nối bằng cách sử dụng hàm thành viên
duplex-link của đối tượng Simulator, hai kết nối đơn trên hai hướng sẽ được tạo ra
như trong hình vẽ 7.
Hình 7: Đường kết nối
Cần lưu ý rằng hàng đợi đầu ra của một nút, thực ra là một phần của đối tượng
Link đơn. Các gói khi ra khỏi một hàng đợi Queue, sẽ được chuyển tới đối tượng
Delay, đối tượng này mô phỏng trễ của link, còn các gói bị loại bỏ khỏi hàng đợi
được gửi tới đối tượng Null Agent và được hủy tại đó. Cuối cùng, đối tượng TTL
tính toán tham số Time To Live đối với mỗi gói nhận được và thay đổi giá trị
trường TTL của gói.
Theo dõi giám sát
Trong NS, các tác vụ mạng được theo dõi trên mỗi đường kết nối đơn. Nếu đối
tượng mô phỏng được chỉ thị theo dõi các tác vụ mạng ( sử dụng lệnh $ns trace-
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
9
Giới thiệu công cụ NS
all file hoặc $ns trace-nam file), thì sau đó các đường kết nối được tạo ra
sẽ được thêm vào các đối tượng theo dõi như trong hình vẽ 8. Người sử dụng có thể
tạo ra đối tượng theo dõi thuộc một dạng nào đó giữa nút nguồn và nút đích bằng lệnh
create-trace {type file src dst}.

Hình 8. Các đối tượng theo dõi được thêm vào.
Khi mỗi đối tượng theo dõi nhận được một gói, nó sẽ ghi các thông số liên quan
đến gói ra file theo dõi mà không ảnh hưởng đến thời gian mô phỏng, và chuyển các
gói này tới đối tượng mạng tiếp theo.
Giám sát hàng đợi
Về cơ bản, các đối tượng theo dõi được thiết kế để ghi lại thời gian đến của gói
dữ liệu . Mặc dù người dùng có đủ các thông tin từ file theo dõi, nhưng có thể họ vẫn
quan tâm đến những gì xảy ra bên trong một hàng đợi nào đó. Ví dụ: một người dùng
quan tâm đến cách thức xử lý một hàng đợi RED chẳng hạn, anh ta có thể muốn đo sự
thay đổi độ dài trung bình của hàng đợi và độ dài hiện thời của hàng đợi RED, điều đó
có nghĩa là cần phải giám sát hàng đợi đó.
Việc giám sát hàng đợi được thực hiện bằng cách sử dụng các đối tượng giám
sát hàng đợi và các đối tượng gián điệp như trong hình 10.
Hình 9: Giám sát hàng đợi
Khi một gói đến, đối tượng gián điệp sẽ thông báo cho đối tượng giám sát hàng
đợi và những thông tin này được sử dụng để giám sát hàng đợi.
1.4. Gói dữ liệu
Một gói trong NS được hình thành bởi một chồng các mào đầu, và một không
gian dữ liệu như hình 10
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
10
Giới thiệu công cụ NS
Hình 10: Khuôn dạng gói trong NS
Khuôn dạng mào đầu gói được tạo ra ngay khi đối tượng Simulator được khởi
tạo, bao gồm một tập tất cả các mào đầu đã đăng ký, chẳng hạn các mào đầu thường
được sử dụng: IP, TCP, RTP và các mào đầu theo dõi. Điều này có nghĩa là cho dù một
mào đầu cụ thể nào đó có được sử dụng hay không, thì một chồng gồm tất cả các mào
đầu đã đăng ký vẫn được tạo ra khi một gói được cấp phát bởi một đối tượng Agent,
và các đối tượng mạng có thể can thiệp tới bất kỳ mào đầu nào của gói.
Thường thì một gói chỉ có duy nhất một chồng mào đầu (và con trỏ không gian

dữ liệu được để bằng null). Mặc dù một gói có thể mang dữ liệu thực tế (từ một ứng
dụng nào đó) bằng việc cấp phát không gian dữ liệu, nhưng lại có rất ít ứng dụng và
Agent hỗ trợ việc này, bởi vì việc tải dữ liệu thực trong môi trường mô phỏng là điều
vô nghĩa. Tuy nhiên, nếu bạn muốn thực hiện một ứng dụng giao tiếp với một ứng
dụng khác qua mạng, thì có thể bạn muốn sử dụng đặc tính này với một chút sửa đổi
đối tượng Agent cơ sở.
2. Giao tiếp với bộ thông dịch: Liên kết OTcl
NS là một công cụ mô phỏng hướng đối tượng, bao gồm bản thân NS là một
đối tượng được viết bằng C++ và một bộ thông dịch OTcl. NS hỗ trợ kiến trúc cây
phân cấp theo lớp trong C++ (cây phân cấp biên dịch) và kiến trúc cây phân cấp theo
lớp tương tự trong bộ thông dịch OTcl(cây phân cấp thông dịch). Hai cây phân cấp này
có quan hệ chặt chẽ với nhau. Từ góc nhìn của người dùng, tồn tại mối quan hệ 1-1
giữa một lớp trong cây phân cấp thông dịch và một lớp trong cây phân cấp biên dịch.
Gốc của cả hai cây phân cấp này là lớp TclObject. Người dùng sẽ tạo ra các đối tượng
mô phỏng thông qua bộ thông dịch, những đối tượng này, thuộc vào cây phân cấp
thông dịch, được khởi tạo trong bộ thông dịch và sẽ được ánh xạ sang một đối tượng
tương ứng trong cây phân cấp biên dịch.
Cây phân cấp thông dịch được tự động thiết lập thông qua các hàm được định
nghĩa trong lớp TclClass. Các đối tượng tạo bởi người dùng được ánh xạ thông qua các
hàm được định nghĩa trong lớp TclObject. Ngoài ra vẫn có các cây phân cấp khác
trong C++ và OTcl, đó là những cây thực sự không có quan hệ với nhau.
2.1 Các khái niệm
Trước hết ta tìm hiểu tại sao NS lại sử dụng hai ngôn ngữ C++ và OTcl. Đó là
bởi vì, trong quá trình thực hiện mô phỏng có hai việc khác nhau cần phải thực hiện:
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
11
Giới thiệu công cụ NS
Một mặt, việc mô phỏng chi tiết cề các giao thức đòi hỏi phải sử dụng một ngôn
ngữ lập trình hệ thống, nhằm xử lý hiệu quả với các dữ liệu dạng byte, các mào đầu
gói hay thực hiện các giải thuật tính toán trên một số lượng lớn dữ liệu. Đối với những

công việc như vậy thì tốc độ thực thi là rất quan trọng, còn thời gian thay đổi, nâng cấp
(quá trình chạy mô phỏng, tìm lỗi, sửa lỗi, biên dịch và chạy lại) sẽ ít quan trọng hơn.
Mặt khác, một phần lớn các công việc nghiên cứu mạng lại liên quan đến những
thay đổi nhỏ các tham số đầu vào, thay đổi cấu hình hay việc tìm hiểu nhanh chóng
một số mô hình mạng nào đó. Trong trường hợp này, thời gian lặp lại (thay đổi tham
số, cấu hình và chạy lại) lại trở nên quan trọng, còn thời gian thực thi sẽ ít quan trọng
hơn.
NS đáp ứng cả hai yêu cầu trên bằng cách sử dụng hai ngôn ngữ C++ và OTcl.
C++ có thời gian thực thi nhanh, nhưng chậm trong việc thay đổi nâng cấp, phù hợp
với việc triển khai chi tiết các giao thức hay xử lý gói. OTcl chạy chậm hơn nhưng lại
dễ dang thay đổi nhanh, phù hợp với việc thiết lập cấu hình mô phỏng. NS (thông qua
tclcl) đưa ra cơ chế cho phép sử dụng các đối tượng và biến trong môi trường cả hai
ngôn ngữ C++ và OTcl.
Mục đích sử dụng OTcl để:
- Thực hiện thiết lập cấu hình mô phỏng và những công việc chỉ thực hiện một
lần.
- Thực hiện những việc có thể giải quyết bằng cách tổ hợp các các đối tượng C++
và sử dụng C++ để:
- Thực hiện những công việc yêu cầu xử lý trên mỗi gói của luồng dữ liệu
- Sửa đổi những lớp C++ có sẵn
Ví dụ: links là những đối tượng OTcl, được lắp ráp từ các đối tượng C++: trễ,
xếp hàng, mất gói Đối với những công việc yêu cầu xử lý chi tiết, cụ thể hơn
(nguyên lý hàng đợi hay một mô hình trễ đặc thù nào đó chẳng hạn) thì chúng ta sẽ
cần phải xây dựng một đối tượng C++ mới.
2.2 Tổng quan về mã lệnh
Chúng ta sử dụng thuật ngữ "bộ thông dịch" để nói đến thông dịch OTcl. Mã
giao tiếp với bộ thông dịch được đặt trong thư mục /tclcl và toàn bộ phần còn lại mã
mô phỏng được đặt trong thư mục NS-2.
Có một số lớp được định nghĩa trong thư mục /tclcl cho giao tiếp với bộ thông
dịch OTcl, chúng ta chỉ xem xét 6 lớp trong số đó được sử dụng trong NS:

- Lớp Tcl: chứa các hàm cho phép mã C++ truy nhập tới bộ thông dịch
- Lớp TclObject: là lớp cơ sở của tất cả các đối tượng mô phỏng
- Lớp TclClass: định nghĩa cây phân cấp thông dịch và các hàm cho phép
người dùng khởi tạo các đối tượng TclObject
- Lớp TclCommand: định nghĩa các câu lệnh thông dịch đơn giản
- Lớp EmbeddedTcl: định nghĩa các hàm để nạp các câu lệnh có sẵn ở múc
cao hơn, cho phép thiết lập câu hình mô phỏng dễ dàng hơn.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
12
Giới thiệu công cụ NS
- Lớp InstVar: định nghĩa các hàm cho phép truy nhập tới các biến thành viên
C++.
2.3 Lớp Tcl
Lớp Tcl bao bọc toàn bộ instance thực sự của bộ thông dịch OTcl và đưa ra
các hàm giao tiếp với bộ thông dịch đó. Các hàm này cho phép thực hiện
- Lấy tham chiếu tới Tcl instance
- Gọi các hàm OTcl qua bộ thông dịch
- Nhận và trả lại kết quả cho bộ thông dịch
- Thông báo các tình huống lỗi và thoát
- Lưu tham chiếu và tìm các đối tượng TclObject
- Truy nhập trực tiếp tới bộ thông dịch
2.3.1 Lấy tham chiếu tới instance của lớp Tcl
Luôn tồn tại một instance duy nhất của lớp Tcl được khai báo như là một biến
thành viễn tĩnh, người lập trình có thể lấy được tham chiếu tới instance này qua câu
lệnh
Tcl& tcl = Tcl:instance()
2.3.2 Gọi các hàm OTcl
Có 4 hàm khác nhau để gọi một câu lệnh OTcl qua Tcl instance:
- tcl.eval(char* s)
- tcl.evalc(const char* s)

- tcl.eval()
- tcl.evalf(const char * s, )
Những hàm này chỉ khác nhau ở tham số đầu vào, mỗi hàm sẽ chuyển câu lệnh
dưới dạng chuỗi tới bộ thông dịch, bộ thông dịch sẽ kiểm tra câu lệnh đó và trả về các
kết quả TCL_OK nếu câu lệnh đúng và TCL_ERROR nếu câu lệnh sai.
2.3.3 Gửi và nhận kết quả từ bộ thông dịch
Khi bộ thông dịch gọi các hàm C++, nó mong muốn kết quả được trả về trong
biến thành viên riêng tcl_->result. Có hai hàm để trả kết quả vào biến này là
- tcl.result(const char * s)
- tcl.result(const char * fmt, )
Khi một hàm C++ thực hiện một câu lệnh OTcl, bộ thông dịch cũng sẽ trả kết
quả về trong biến thành viên riêng tcl_->result. Và để lấy được kết quả này sử
dụng hàm string tcl.result(void), hàm này trả về kết quả dưới dạng chuỗi.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
13
Giới thiệu công cụ NS
2.3.4 Thông báo lỗi và thoát.
Hàm tcl.error(const char * s) được sử dụng để thông báo lỗi trong
mã biên dịch, nó thực hiện việc ghi chuỗi thông báo lỗi s cùng kết quả trả về
tcl

result ra luồng stdout và thoát ra với mã lỗi bằng 1.
2.3.5 Các hàm băm trong bộ thông dịch
NS lưu tham chiếu của tất cả các đối tượng TclObject của cây biên dịch trong
một bảng băm. NS sử dụng tên của các đối tượng này để thêm vào, tìm kiếm hay xóa
tham chiếu của đối tượng trong bảng băm. Có 3 hàm để làm điều này
- tcl.enter (TclObject * o)
- tcl.lookup(char * s)
- tcl.remove(TclObject *o)
Các hàm trên được sử dụng trong nội tại các lớp TclObject và TclClass để quản

lý các đối tượng.
2.4 Lớp TclObject
TclObject là lớp cơ sở của phần lớn các lớp còn lại trong cây biên dịch và
thông dịch. Mỗi đối tượng thuộc lớp TclObject được tạo bởi người sử dụng thông
qua bộ thông dịch, và sẽ có một đối tượng ánh xạ tương ứng được tạo ra trong cây biên
dịch. Hai đối tượng này có quan hệ chặt chẽ với nhau. Lớp TclClass (được mô tả ở
phần sau) chứa các cơ chế cho phép thực hiện việc ánh xạ này.
2.4.1 Tạo và hủy đối tượng TclObject
Khi người dùng muốn khởi tạo hay xóa bỏ một đối tượng TclObject, hai hàm
new{} và delete{} sẽ được sử dụng để tạo và hủy các đối tượng này. Hai hàm
new{} và delete{} được sử dụng để tạo và hủy các đối tượng của tất cả các lớp
dẫn xuất từ lớp TclObject.
Tạo đối tượng TclObject: bằng cách dùng hàm new{}, người dùng sẽ tạo ra
một đối tượng TclObject thông dịch, bộ thông dịch thực hiện việc khởi tạo đối
tượng đó thông qua việc gọi hàm dựng init{} với các tham số nhận được từ người
dùng. Sau đó NS sẽ tự động tạo ra một đối tượng biên dịch tương ứng, đối tượng ánh
xạ này được tạo ra bởi hàm dựng của lớp TclObject cơ sở. Vì vậy để khởi tạo một đối
tượng TclObject, trước tiên cần phải gọi hàm dựng của lớp cha trước khi thực hiện các
khởi tạo đối tượng của lớp con. Hàm new{} trả về thẻ bài trỏ tới đối tượng được tạo
ra.
Hủy các đối tượng TclObject: việc này nhằm xóa bỏ đối tượng thông dịch và
đối tượng biên dịch ánh xạ tương ứng. Cũng giống như việc tạo đối tượng, khi hủy đối
tượng phải gọi hàm hủy của lớp cha một cách tường minh ở câu lệnh cuối cùng trong
hàm hủy của lớp con. Hàm hủy của đối tượng TclObject sẽ thực hiện gọi hàm
delete_shadow{} để xóa bỏ đối tượng biên dịch tương ứng. Cuối cùng bộ thông
dịch sẽ xóa bỏ đối tượng thông dịch
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
14
Giới thiệu công cụ NS
2.4.2 Kết hợp biến

Trong phần lớn các trường hợp, chúng ta không thể can thiệp trực tiếp vào các
biến thành viên biên dịch và việc can thiệp tới các biến thông dịch qua mã thong dịch
cũng rất hạn chế. Tuy nhiên, chúng ta có thể thiết lập nên sự kết hợp hai chiều: cả hai
biến thành viên biên dịch và thông dịch cùng truy nhập tới một dữ liệu duy nhất, sự
thay đổi giá trị của một trong hai biến thành viên sẽ làm thay đổi giá trị của biến thành
viên còn lại. Cơ chế kết hợp này thiết lập bởi hàm dựng biên dịch khi đối tượng được
khởi tạo.
NS hỗ trợ 5 loại dữ liệu khác nhau: kiểu thực, kiểu nguyên, kiểu logic, kiểu thời
gian và kiểu dữ liệu giá trị băng thông (Kb, Mb ). Cú pháp để thực hiện việc gán dữ
liệu cho các biến như sau
$object set realvar 1.2e3
$object set intvar 123
$object set bwvar 1.5mb
$object set timevar 1500m
$object set boolvar true
2.4.3 Theo dõi giá trị biến
Ngoài cơ chế kết hợp biến, TclObject còn hỗ trợ theo dõi giá trị của cả biến C+
+ và Tcl. Một biến khi được tạo ra trong C++ hoặc trong Tcl đều có thể thiết lập việc
theo dõi giá trị của nó. Để theo dõi giá trị một biến ở mức Tcl, thì biến đó phải xuất
hiện trong Tcl, điều đó có nghĩa là nó phải là một biến Tcl thuần túy hoặc là một biến
kết hợp C++/Tcl. Ngoài ra, một đối tượng có biến thành viên được theo dõi giá trị
cũng có thể yêu cầu việc theo dõi sử dụng hàm trace{} của đối tượng
TclObject.Hàm trace{} có hai tham số đầu vào, tham số vào đầu tiên là tên của
biến, tham số tùy chọn thứ hai chỉ ra đối tượng chịu trách nhiệm theo dõi giá trị của
biến cần theo dõi, nếu đối tượng theo dõi này không được chỉ ra, thì đối tượng sở hữu
biến sẽ chịu trách nhiệm theo dõi giá trị của biến.
Để một đối tượng TclObject có thể theo dõi được giá trị biến, nó phải mở rộng
hàm C++ trace(), đây là một hàm ảo đã được định nghĩa trong lớp TclObject.
2.4.4 Hàm command: định nghĩa và cách gọi
Đối với mỗi đối tượng TclObject được tạo ra, NS thiết lập một hàm mẫu

cmd{}, đóng vai trò như một giao tiếp để thực hiện các hàm của đối tượng biên dịch
ánh xạ. Hàm cmd{} tự động gọi hàm command() của đối tượng biên dịch, và các
tham số đầu vào của hàm cmd{} cho hàm command().
Người sử dụng có thể gọi hàm cmd{} theo hai cách: hoặc là gọi tường minh
hàm và chỉ ra tác vụ mong muốn ở biến đầu vào thứ nhất, hoặc gọi theo cách ngầm
định nếu tồn tại một hàm mẫu trùng tên với tác vụ mong muốn. Đa phần các kịch bản
mô phỏng đều sử dụng cách gọi thứ hai,
2.5 Lớp TclClass
Lớp biên dịch TclClass là một lớp ảo thuần túy. Các lớp được dẫn xuất từ lớp cơ
sở này có hai chức năng: xây dựng cây phân cấp theo lớp thông dịch để ánh xạ sang
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
15
Giới thiệu công cụ NS
cây phân cấp theo lớp biên dịch, và đưa ra các hàm để khởi khảo các đối tượng
TclObjects mới. Mỗi lớp dẫn xuất như vậy được gắn với một lớp biên dịch xác định
trong cây phân cấp biên dịch, và có thể khởi tạo các đối tượng mới của lớp biên dịch
tương ứng.
Ví dụ: chúng ta xem xét lớp RenoTcpClass, được dẫn xuất từ lớp TclClass, và
được gắn với lớp biên dịch RenoTcpAgent. Lớp RenoTcpClass sẽ khởi tạo các đối
tượng mới của lớp RenoTcpAgent. Lớp biên dịch RenoTcpAgent là lớp được dẫn xuất
từ lớp TcpAgent, bản thân lớp TcpAgent được dẫn xuất từ lớp Agent, và cuối cùng lớp
Agent lại được dẫn xuất từ lớp TclObject.
Lớp RenoTcpClass được định nghĩa như sau:
static class RenoTcpClass: public TclClass {
public:
RenoTcpClass() : TclClass("Agent/TCP/Reno") {}
TclObject* create(int argc, const char*const* argv) {
return (new RenoTcpAgent());
}
} class_reno;

2.5.1 Kết hợp các biến thành viên tĩnh của lớp C++
Ở phần trước, chúng ta đã đề cập đến cách thức để nhìn thấy các biến thành
viên của các đối tượng trọng C++ trong môi trường OTcl, tuy nhiên cơ chế này lại
không thể áp dụng cho các biến thành viên tĩnh của các lớp C++. Đương nhiên là,
chúng ta vẫn có thể tạo ra một biến trong OTcl tương ứng với biến thành viên tĩnh của
mỗi đối tượng C++, tuy nhiên điều này lại hoàn toàn phá hỏng đi ý nghĩa của biến
thành viên tĩnh.
Chúng ta không thể giải quyết vấn đề kết hợp biến này theo các giải pháp tương
tự như việc kết hợp biến trong TclObject, bởi vì cơ chế kết hợp biến trong TclObject
dựa trên lớp InstVar mà lớp này trong TclCl lại đòi hỏi sự hiện diện của một đối tượng
TclObject cụ thể. Tuy nhiên, chúng ta có thể tạo ra một hàm thuộc lớp TclClass tương
ứng và thực hiện việc truy xuất tới biến thành viên tĩnh của lớp C++ thông qua hàm
này. Các bước để thực hiện việc này như sau có thể tham khảo trong tài liệu hướng dẫn
NS, trang 30.
2.6 Lớp TclCommand
Lớp TclCommand đưa ra cơ chế cho phép NS chuyển các câu lệnh đơn giản tới
bộ thông dịch, và các câu lênh này có thể được thực hiện bởi bộ thông dịch trong môi
trường chung.
Có hai hàm: ns-random và ns-version thường được sử dụng trong môi
trường chung, cả hai hàm này được khởi tạo bởi hàm init_misc(void), và hàm
init_misc được gọi bởi hàm Tcl_AppInit(void) trong quá trình NS được nạp
vào bộ nhớ.
Lớp VersionCommand, định nghĩa hàm ns-version, hàm này không có
tham số đầu vào, và trả về phiên bản NS hiện thời dạng chuỗi.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
16
Giới thiệu công cụ NS
Lớp RandomCommand, định nghĩa hàm ns-random, không tham số đầu vào,
trả về một giá trị nguyên ngẫu nhiên nằm trong khoảng [0, 2
31

-1].
Ví dụ:
% ns-version
2.0a12
% ns-random
12334556
2.7 Lớp EmbeddedTcl
NS cho phép phát triển các chức năng hoặc bằng mã biên dịch hoặc bằng mã
thông dịch, các mã này sẽ được kiểm tra khi khởi động NS. Chẳng hạn như các thư
viện mã ~tclcl/tcl-object.tcl, ~ns/tcl/lib/*.tcl. Việc nạp và kiểm tra các mã kịch bản này
sẽ được thực hiện thông qua các đối tượng trong lớp EmbeddedTcl.
Cách đơn giản nhất để mở rộng NS là thêm các mã OTcl hoặc là vào file tcl-
object.tcl hoặc vào các kịch bản trong thư mục ~ns/tcl/lib/. Cần lưu ý rằng, đối với
trường hợp thứ hai, NS nạp file ~ns/tcl/lib/ns-lib.tcl một cách tự động, vì vậy người
lập trình phải thêm vào file này hai dòng để đảm bảo kịch bản của mình được tự động
nạp vào lúc NS khởi động. Ví dụ để thêm vào kịch bản tcl/mcast/srm.tcl định nghĩa
các thủ tục cho phép chạy SRM, trong file ns-lib.tcl xuất hiện dòng lệnh
source tcl/mcast/srm.tcl
Có ba điểm cần lưu ý đối với mã EmbeddedTcl là: thứ nhất nếu trong quá trình
kiểm tra mã bị lỗi thì ns sẽ không chạy, thứ hai người sử dụng có thể ghi đè lên bất kỳ
đoạn mã nào trong thư viện mã, cụ thể là chúng có thể được thay đổi. Cuối dùng, sau
khi thêm các kịch bản vào ns-lib.tcl, cũng như mỗi lần sửa đổi sau đó, người sử dụng
phải biên dịch lại ns để những thay đổi đó có hiệu lực
2.8 Lớp InstVar
Lớp InstVar định nghĩa các hàm và đưa ra các cơ chế để kết hợp một biến
C++ trong đối tượng biên dịch với một biến OTcl xác định trong đối tượng thông dịch
tương ứng. Việc kết hợp này cho phép giá trị của biến có thể được thay đổi trong cả
hai môi trường: thông dịch và biên dịch ở mọi thời điểm.
Có năm lớp biến: InstVarReal, InstVarTime,
InstVarBandwidth, InstVarInt và InstVarBool, được sử dụng để kết

hợp 5 kiểu biến: thực, nguyên, thời gian, logic và băng thông tương ứng.
3. Lớp Simlator
Tất cả bộ mô phỏng được mô tả bởi lớp Tcl của bộ mô phỏng. Nó cung cấp một
tập các giao diện cho việc đặt cấu hình mô phỏng và lựa chọn kiểu của bộ định trình
sự kiện sử dụng để điều khiển việc mô phỏng. Một kịch bản mô phỏng nói chung bắt
đầu bởi việc tạo ra một lớp cụ thể và gọi các phương thức khác nhau để tạo các nút,
các cấu trúc liên kết mạng và cấu hình các khía cạnh khác của sự mô phỏng.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
17
Giới thiệu công cụ NS
3.1 Khởi tạo bộ mô phỏng
Khi một đối tượng mô phỏng được tạo ra trong tcl, thủ tục khởi tạo được thực
hiện theo các thao tác:
- Khởi tạo định dạng gói (gọi hàm create_packetformat)
- Tạo bộ định trình (mặc định là bộ định trình lịch)
- Tạo một "tác tử rỗng"(null agent - nơi để hủy gói trong ở các ví trí khác
nhau)
Sự khởi tạo định dạng gói thiết lập các trường dư với các gói được sử dụng
trong suốt quá trình mô phỏng. Bộ định trình thực hiện mô phỏng theo cách điều khiển
sự kiện và có thể được thay thế bởi bộ định trình luân phiên mà ở đó cung cấp một vài
ngữ nghĩa khác nhau (xem các phần dưới đây để có thêm chi tiết)
tác tử rỗng được tạo ra theo lời gọi:
set nullAgent_ [new Agent/Null]
Tác tử này nói chung là hữu ích như là một nơi để hủy gói hoặc như là
một cái đích cho các gói không được đếm hoặc được ghi lại.
3.2. Bộ định trình và sự kiện
Một bộ mô phỏng là một bộ mô phỏng điều khiển sự kiện, có 4 bộ định trình
hiện tại có trong bộ mô phỏng, chúng được thực hiện sử dụng cấu trúc dữ liệu khác
nhau: danh sách kết nối đơn, chất đống, hàng chờ lịch (mặc định) và một kiểu đặc biệt
được gọi là "thời gian thực". Mỗi chúng được mô tả dưới dây. Bộ định trình hoạt động

bởi việc lựa chọn sự kiện sớm nhất tiếp theo, thực hiện chúng cho tới khi hoàn thành
sau đó quay trở lại thực hiện các sự kiện tiếp theo. Đơn vị thời gian được tính bởi bộ
định trình là giây. Hiện tại, bộ mô phỏng là tuyến đoạn đơn và chỉ một sự kiện được
thực hiện trong suốt thời gian. Nếu có hơn một sự kiện được định trình thực hiện ở
cùng một thời gian, sự hoạt động của chúng là được thực hiện theo cách định trình đầu
tiên được giải quyết đầu tiên, Những sự kiện đồng thời không được sắp xếp lại bởi bộ
định trình (như trong những phiên bản trước) và tất cả bộ định trình nên cung cấp cùng
môt thứ tự giải quyết được đưa ra cho cung loại đầu vào.
Việc thực hiện từng phần các sự kiện hoặc các công việc được ưu tiên sẽ không
được hỗ trợ.
Một sự kiện nói chung gồm có "thời gian đốt cháy" (firing time) và một hàm
trình xử lý. Định nghĩa thật sự của một sự kiện như sau:
class Event {
public:
Event* next_; /* event list */
Handler* handler_; /* handler to call when event ready */
double time_; /* time at which event is ready */
int uid_; /* unique ID */
Event() : time_(0), uid_(0) {}
};
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
18
Giới thiệu công cụ NS
/*
* The base class for all event handlers. When an event’s scheduled
* time arrives, it is passed to handle which must consume it.
* i.e., if it needs to be freed it, it must be freed by the handler.
*/
class Handler {
public:

virtual void handle(Event* event);
};
Hai kiểu của đối tượng được dẫn xuất từ lớp sự kiện gốc: gói và "đang lúc sự
kiện" (at-event). Một at-event là việc thực hiện thủ tục tcl được định trình diễn ra tại
một thời điểm nhất định. Điều này thường xuyên được sử dụng trong kịch bản mô
phỏng. Một ví dụ đơn giản về việc sử dụng chúng như sau:

set ns_ [new Simulator]
$ns_ use-scheduler Heap
$ns_ at 300.5 "$self complete_sim"

Đoạn mã tcl trên đầu tiên tạo ra đối tượng mô phỏng, sau đó thay đổi bộ định
trình mặc định thành bộ định trình dựa trên việc tạo đống (xem bên dưới) và cuối cùng
định trình hàm $self complete_sim sẽ thực hiện ở thời gian 300.5s. Các at-event được
thi hành như các sự kiện mà trình xử lý thực hiện một cách hiệu quả của bộ thông dịch
tcl.
3.2.1 Bộ định trình danh sách
Bộ định trình danh sách thực thi bộ định trình sử dụng cấu trúc danh sách liên
kết đơn. Danh sách giữ theo trật tự thời gian (sớm nhất đến muộn nhất) những sự kiện
chèn thêm vào và xóa đi yêu cầu quét danh sách để tìm ra mục thích hợp. Lựa chọn sự
kiện tiếp theo để thực hiện yêu cầu cắt mục đầu tiên ra khỏi đầu danh sách. Sự thực thi
này giữ cho việc thực hiện sự kiện theo cách FIFO cho các sự kiện đồng thời.
3.2.2. Bộ định trình xếp đống
Bộ định trình xếp đống thực thi bộ định trình sử dụng cấu trúc xếp đống. Cấu
trúc này là cao cấp hơn cấu trúc danh sách với số lượng lớn các sự kiện, như là thời
gian xóa và chèn thêm là O (log n) cho n sự kiện. Sự thực thi này trong ns v2 được lấy
từ bộ mô phỏng MaRS-2.0 bản thân MaRS lại được mượn mã từ bộ NetSim cho dù
dòng này
3.2.3 Bộ định trình xếp hàng theo lịch
Bộ định trình xếp hàng theo lịch sử dụng cấu trúc dữ liệu tương tự như lịch để

bàn 1 năm, ở đó các sự kiện cùng ngày tháng của các năm có thể được ghi trong một
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
19
Giới thiệu công cụ NS
ngày. Sự thực thi của xếp hàng theo lịch trong ns v2 được đóng góp bởi David
Wetherall
3.2.4 Bộ định trình thời gian thực
Bộ định trình thời gian thực cố gắng đồng bộ sự thi hành của các sự kiện với
thời gian thực. Nó thực thi như là một lớp con của bộ định trình danh sách. Khả năng
về thời gian thực trong ns là đang được phát triển, những đã được sử dụng đưa ra một
ns mô phỏng mạng trong kiến trúc thế giới thực được thực nghiệm với kiến trúc mạng
đơn giản, lưu lượng chéo, Nó chỉ hoạt động với tốc độ dữ liệu lưu lượng mạng
chậm, như một bộ mô phỏng cần phải có thể theo được với tốc độ đến của gói trong
thế giới thực, và sự đồng bộ này hiện tại là không có hiệu lực.
3.3 Các phương thức khác
Các lớp của bộ mô phỏng cung cấp một lượng các phương pháp sử dụng thiết
lập sự mô phỏng. Nói chung chúng được chia thành 3 loại:
Các phương pháp tạo, quản lý kiến trúc và quản lý các liên kết, các phương
pháp thực hiện việc theo vết, và trình giúp đỡ thực hiện chức năng xử lý với bộ định
trình. Theo đây là danh sách các phương pháp không có liên quan đến kiến trúc mạng
của bộ mô phỏng:
Simulator instproc now ;# return scheduler’s notion of current time
Simulator instproc at args ;# schedule execution of code at specified
time
Simulator instproc cancel args ;# cancel event
Simulator instproc run args ;# start scheduler
Simulator instproc halt ;# stop (pause) the scheduler
Simulator instproc flush-trace ;# flush all trace object write
buffers
Simulator instproc create-trace type files src dst ;# create trace

object
Simulator instproc create_packetformat ;# set up the simulator’s
packet format
3.4. Lướt qua về các lệnh
Synopsis:
ns <otclfile> <arg> <arg>
Mô tả: Lệnh cơ bản để chay một kịch bản mô phỏng trong ns. Bộ mô phỏng ns
gọi thông qua bộ thông dịch ns, một sự mở rộng của lệnh vanilla otclsh. Sự mô phỏng
được định nghĩa bởi một kịch bản Otcl (tệp tin). Vài ví dụ về kịch bản Otcl có thể thấy
trong thư mục ns/tcl/ex
Dưới đây là danh sách chung nhất các lệnh của bộ mô phỏng được sử dụng
trong mô phỏng
scripts:
set ns_ [new Simulator]
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
20
Giới thiệu công cụ NS
l nh này t o ra m t i t ng c th c a b mô ph ng. ệ ạ ộ đố ượ ụ ể ủ ộ ỏ
set now [$ns_ now]
B nh trình gi v t th i gian mô ph ng. nó tr v thông báo c a bộ đị ữ ế ờ ỏ ả ề ủ ộ
nh trình v th i gian hi n t i. đị ề ờ ệ ạ
$ns_ halt
d ng l i và t m d ng b nh trình. ừ ạ ạ ừ ộ đị
This stops or pauses the scheduler.
$ns_ run
Ch y b nh trình This starts the scheduler.ạ ộ đị
$ns_ at <time> <event>
nh trình m t s ki n <event> (thông th ng là m t o n mã) cĐị ộ ự ệ ườ ộ đ ạ đượ
th c hi n m t th i gian nào ó.ự ệ ở ộ ờ đ
e.g $ns_ at $opt(stop) "puts ¨NS EXITING ¨ ; $ns_ halt"

or, $ns_ at 10.0 "$ftp start"
$ns_ cancel <event>
B qua s ki n, s ki n c lo i ra kh i danh sách b nh trình c aỏ ự ệ ự ệ đượ ạ ỏ ộ đị ủ
nh ng s ki n s n sàng ho t ng.ữ ự ệ ẵ ạ độ
$ns_ create-trace <type> <file> <src> <dst> <optional arg: op>
t o m t i t ng giám sát ki u <type> gi a i t ng <src> và <dst>ạ ộ đố ượ ể ữ đố ượ
và gán i t ng giám sát này vào m t t p tin <file> ghi l i k t quđố ượ ộ ệ để ạ ế ả
giám sát. N u op c nh ngh a là “nam”, nó t o ra t p tin giám sát nam;ế đượ đị ĩ ạ ệ
n u op không c nh ngh a các t p tin giám sát ns c t o ra m t cáchế đượ đị ĩ ệ đượ ạ ộ
t ng. ự độ
$ns_ flush-trace
Flushes all trace object write buffers.
$ns_ gen-map
k t xu t thông tin nh các nút, các thành ph n nút, liên k t, ế ấ ư ầ ế
c t o ra t s mô ph ng ã cho. Nó có th phá v vài ng c nh (nh khôngđượ ạ ừ ự ỏ đ ể ỡ ữ ả ư
dây)
$ns_ at-now <args>
có hi u qu nh l nh "$ns_ at $now $args". Chú ý r ng ch c n ng nàyệ ả ư ệ ằ ứ ă
có th không ho t ng vì phân gi i s ký t c a tcl. ể ạ độ độ ả ố ự ủ
$ns_ use-scheduler <type>
S d ng ch ra ki u c a b nh trình c s d ng khi mô ph ng.ử ụ để ỉ ể ủ ộ đị đượ ử ụ ỏ
Ki u c a b nh trình có th là List, Calendar, Heap và RealTime, hi n t iể ủ ộ đị ể ệ ạ
b nh trình Calendar c s d ng là m c nh.ộ đị đượ ử ụ ặ đị
$ns_ after <delay> <event>
nh trình m t s ki n s c th c hi n sau m t kho ng th i gianđị ộ ự ệ ẽ đượ ự ệ ộ ả ờ
tr .ễ
$ns_ clearMemTrace
S d ng cho m c ích g r i b nh .ử ụ ụ đ ỡ ố ộ ớ
$ns_ is-started
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật

21
Giới thiệu công cụ NS
Tr v giá tr úng n u b mô ph ng ã ch y và tr v s i n u khôngả ề ị đ ế ộ ỏ đ ạ ả ề ạ ế
ch y. ạ
$ns_ dumpq
l nh cho vi c k t xu t các s ki n c x p hàng trong b nh trìnhệ ệ ế ấ ự ệ đượ ế ộ đị
trong khi b nh trình treo. ộ đị
$ns_ create_packetformat
Thi t l p nh d ng gói tin c a b mô ph ng. ế ậ đị ạ ủ ộ ỏ
4. Các nút và chuyển gói
Chương này mô tả một khía cánh của việc tạo kiến trúc mạng trong ns như là
tạo các nút. Chương tiếp theo sẽ mô tả khía cạnh thứ hai của việc tạo kiến trúc mạng
như là kết nối các nút thành các liên kết. Chương này ko mô tả chi tiết tổ chức bên
trong của một nút (cho dù một vài lược đồ được đưa ra), hoặc là tương tác giữa một
nút và module định tuyến của nó.
Nhắc lại rằng mỗi mô phỏng yêu cầu lớp của bộ mô phỏng cụ thể để điều khiển
và thao tác mô phỏng này. Lớp này cung cấp các thủ tục cụ thể để tạo và quản lý kiến
trúc mạng và lưu trữ bên trong các tham chiếu tới mỗi phần tử của kiến trúc mạng.
Chúng ta bắt đầu mô tả các thủ tục trong lớp Bộ mô phỏng (phần 4.1) sau đó mô tả các
thủ tục cụ thể trong lớp Node (phần 4.2) để truy cập và thao tác trên nút riêng biệt.
Chúng ta kết thúc với các mô tả chi tiết của Bộ phân lớp (phần 4.4) từ đó các đối
tượng nút phức hợp hơn được hình thành.
4.1 Các cách thức của bộ mô phỏng: Tạo kiến trúc mạng
Nguyên tố cơ bản có được một nút là:
set ns [new Simulator]
$ns node
Thủ tục cụ thể node dựng nên một nút từ các đối tượng phân lớp đơn giản hơn.
Bản thân Node là một lớp đứng độc lập trong OTcl. Hơn nữa, hầu hết các thành phần
của nút là trong đối tượng Tcl. Cấu trúc điển hình của một nút được chỉ ra trong hình
5.1

Trước ns phiên bản 2.1b6 địa chỉ của một tác tử trong một nút là rộng 16bit:
8bit cao được định nghĩa là node id_, 8 bit thấp nhận dạng tác tử riêng biệt trong nút.
Giới hạn số nút trong một lần mô phỏng là 256 nút. Nếu người sử dụng cần tạo một
kiến trúc mạng lớn hơn 256 nút thì đầu tiên cần phải mở rộng không gian địa chỉ trước
khi tạo bất cứ nút nào.
như là:
$ns set-address-format expanded
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
22
Giới thiệu công cụ NS
Hình 4.1: Cấu trúc của một nút đơn hướng, chú ý rằng entry_ là một biến sô
nhãn đơn thay vì một đối tượng thật ví dụ như là classifier_
Mở rộng không gian địa chỉ tới 30 bit, 22 bít cao được sử dụng gán cho số nút.
Chú ý: Từ bản 2.1b6, trên đó thì không cần thiết dài hơn, ns sử dụng số nguyên
32 bit cho cả địa chỉ và cổng, còn trước đó, giới hạn trên 256 nút là không thể dùng
được
Theo mặc định, các nút trong ns được dựng cho mô phỏng đơn hướng. Để mô
phỏng đa hướng, sự mô phỏng này có thể được tạo ra với lựa chọn "-multicast on", ví
dụ:
set ns [new Simulator -multicast on]
Cấu trúc bên trong của nút đa hướng được chỉ ra trong hình 5.2
Khi một mô phỏng sử dụng định tuyến đa hướng, bit cao nhất của địa chỉ chỉ thị
rằng phần địa chỉ là địa chỉ đa hướng hay địa chỉ đơn hướng. Nếu bit đó là 0, địa chỉ
đại diện là đại chỉ đơn hướng, ngược lại là địa chỉ đa hướng. Nó ngụ ý rằng, theo mặc
định, mô phỏng đa hưởng được giới hạn trong 128 nút.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
23
Giới thiệu công cụ NS
Hình 4.2 Cấu trúc bên trong của nút đa hướng
4.2 Các cách thức của nút: đặt cấu hình nút

Các thủ tục để cấu hình mỗi nút riêng biệt có thể được chia thành:
- Các chức năng điều khiển
- Quản lý số địa chỉ và số cổng, các chức năng định tuyến đơn hướng
- Quản lý tác tử
- Thêm lân cận
Chúng ta mô tả các chức năng như sau:
Các chức năng điều khiển:
$node entry trả về điểm đầu vào cho nút, đây là phần tử đầu tiên sẽ xử lý các
gói đến trong nút này.
Biến số cụ thể của Node, entry_, lưu tham chiếu phần tử này. Với nút đơn
hướng, đây là bộ phân lớp địa chỉ nhằm vào bit cao của địa chỉ đích. Biến số
classifier_ chứa tham chiếu tới bộ phân lớp này. Tuy nhiên, với các nút đa hướng,
điểm vào là biến switch_ nhằm vào bit đầu tiên để quyết hoặc là chuyển gói tới bộ
phân lớp đơn hướng hoặc là bộ phân lớp đa hướng cho phù hợp.
$node_reset sẽ xác lập lại toàn bộ tác tử của nút.
Quản lý địa chỉ và số cổng.
Thủ tục $node id trả về số id của nút, số này là tự động tăng và gán tới mỗi nút
tại lúc tạo nút bởi phương thức của bộ mô phỏng lớp, $ns node. Bộ mô phỏng lớp luôn
lưu trữ một mảng các biến cụ thể, Node_, được đánh chỉ mục bởi id của nút, chứa
tham chiếu tới nút bằng id này.
Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
24
Giới thiệu công cụ NS
Thủ tục $node agent (port) trả về việc xử lý của tác tử tại cổng chỉ định, nếu
không có tác tử nào ở số cổng chỉ định là hợp lệ, thủ tục trả về chuỗi rỗng.
Thủ tục alloc-port trả về số cổng hợp lệ tiếp theo, nó sử dụng biến np_, để theo
dõi số cổng chưa được cấp phát kế tiếp.
Thủ tục add-route and add-routes, được sử dụng bở định tuyến đơn hướng và
cộng thêm các tuyến vào classifier_, cú pháp sử dụng là $node add-route (destination
id) (TclObject). TclObject là đầu vào của dmux_, bộ giải ghép cổng của nút, nếu id

đích giống với id của nút này, nó thường là đoạn đầu của liên kết gửi gói cho điểm
đích, nhưng cũng có thể là đầu vào cho các bộ phân lớp khác hoặc kiểu của bộ phân
lớp.
$node add-routes (destination id) (TclObjects) được sử dụng để thêm vào nhiều
tuyến tới cùng một địa chỉ đích mà phải sử dụng đồng thời việc trải độ rộng băng
thông theo cách quay tròn để đạt tới điểm đích từ bên này tới bên kia của tất cả các
liên kết một cách tương đương. Nó được sử dụng chỉ nếu biến số multiPath_ được gán
bằng 1, và chiến lược định tuyến động chi tiết là hiệu quả, cũng như yêu cầu sự sử
dụng của bộ phân lớp đa đường.
Đối lại với add-routes{} là delete-routes{} Nó lấy id, trong danh sách của
TclObjects và có tham chiếu tới nullagent của bộ mô phỏng. Nó xóa TclObjects trong
danh sách từ các tuyến đã cài đặt trong bộ phân lớp đa đường. Nếu đầu vào của tuyến
trong bộ phân lớp không trỏ đến bộ phân lớp đa đường, thường lệ chỉ là xóa đầu vào từ
classifier_ và cài đặt nullagent vào chỗ đó.
Định tuyến động chi tiết cũng sử dụng 2 phương thức cộng thêm vào: thủ tục cụ
thể init-routing{} thiết lập biến số multiPath_ sẽ tương đương với biến số lớp cùng tên,
nó cũng cộng một tham chiếu tới đối tượng bộ điều khiển tuyến của nút trong biến số
này, rtObject_. Thủ tục rtObject{} trả về xử lý cho đối tượng tuyến của nút,
Cuối cùng, thủ tục intf-changed{} là được gọi lên bởi mã động trên mạng nếu
một liên kết rơi vào nút thay đổi trạng thái.
Quản lý tác tử
Một tác tử đã cho, thủ tục attach{} sẽ cộng thêm tác tử đó vào danh sách
agents_, gán số cổng của tác tử và đặt địa chỉ nguồn, đặt đích của tác tử cho nó và
cộng vào một con trỏ tới bộ giải ghép cổng của nút (dmux_) cho tác tử tại khe tương
ứng trong bộ phân lớp dmux_.
Ngược lại, detach{} sẽ xóa tác tử từ agent_, và chỉ đến đích của tác tử và đầu
vào nút dmux_ bằng nullagent.
Theo dõi nút lân cận (tracking Neighbors) Mỗi một nút giữ một danh sách các
nút lân cận nó trong biến neighbor_. Thủ tục add-neighbor{} cộng thêm một nút lân
cận vào danh sách. Thủ tục neighbors{} trả về danh sách này.

Bài tiểu luận môn học IP-Ứng dụng và bảo mật
25

Bài tiểu luận môn hoc IP ứng dụng và bảo mật giới thiệu công cụ ns

Trích đoạn

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về