摘  要

 

在对互联网络研究过程中，很多时候需要验证所提出的方案或算法，而网络仿真技术不仅能保证验证的可靠性而且能减少真实网络验证的投资成本，提高验证的效率，因此网络仿真成为网络研究中非常重要的方法，其中NS2因其是开源软件，支持的协议很多而且易于扩展，成为最流行的网络仿真工具之。

在因特网协会（Internet Society，ISOC）和因特网架构委员会（Internet Architecture Board，IAB）的领导下，因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）按照其对因特网扩展的规划指导了因特网的标准化工作。随着因特网按照每月10%的惊人速度增长，TCP/IP协议以及相关的需求都在不断地扩展和增长。

网络的研究者经常需要在进行新协议的开发及验证工作，有些网络软件的测试运行需要很多的节点共同协作才能完成。由于受到技术条件、资源、经费等各方面因素的限制，很难建立实际的网络环境来满足这些应用的需要，事实上，实际网络的复杂性和多样的影响因素，使得一些网络实验的结果并不能给实验者较好的反馈。因此，我们需要能够模拟网络环境，进行虚拟的网络仿真的工具。

NS2是一款免费的开源的网络仿真软件，运行在UNIX/LINUX 环境下。考虑到NS2的大小，本文选用Windows+VMware+Ubuntu的配置进行网络仿真。而TCP是近年来网络仿真最热门的选题，这里加入了UDP，重点比较两者在不同网络环境下的性能，模拟了无丢包环境、高延时环境、低带宽环境、高拥塞等网络场景，为了方便实验，选用了最简单的拓扑网络，使用简单的绘图工具清晰地呈现两者的性能。

 

关键词：NS2，TCP，UDP

目  录

 

第一章 绪论 1

1.1引言 1

第二章 NS、TCP和UDP的发展 2

2.1 NS1 2

2.2 NS2 2

2.3 NS3 3

2.4 模拟平台的选择 3

2.5 传输层网络协议 3

2.5.1 TCP 3

2.5.2 UDP 3

2.6 TCP的发展 4

2.7 UDP的发展 4

2.8 TCP和UDP性能比较 4

2.8.1 协议特点比较 4

2.8.2 协议报文格式比较 4

第三章 基于NS2仿真的TCP和UDP性能的比较与分析 6

3.1 熟悉NS2 6

3.1.1安装NS2 6

3.1.2 NS2基本组成 6

3.1.3 1个简单的NS2网络仿真 6

3.2 NS2网络仿真流程 9

3.3 编写OTcl脚本 10

3.3.1 特定环境下的代码 10

3.4 搭建网络拓扑结构 13

3.4.1网络拓扑结构 13

3.4.2 Nam图 13

3.4.3创建网络拓扑的代码 13

3.5 构造网络场景 14

3.6 仿真实验及其注意事项 14

3.6.1 仿真实验 14

3.6.2 注意事项 15

3.7 Gawk、GNU plot 和Trace文件中的数据 15

3.7.1 Gawk 15

3.7.2 GNU plot 15

3.7.3 Trace 16

3.8 仿真结果分析 17

3.8.1 无丢包环境下TCP和UDP延时的比较与分析 18

3.8.2 无丢包环境下TCP和UDP抖动的比较与分析 18

3.8.3 无丢包环境下TCP和UDP丢包率的比较与分析 18

3.8.4 无丢包环境下TCP和UDP吞吐量的比较与分析 19

3.8.5 高延时环境下TCP和UDP延时的比较与分析 20

3.8.6 高延时环境下TCP和UDP抖动的比较与分析 20

3.8.7 高延时环境下TCP和UDP丢包率的比较与分析 21

3.8.8 高延时环境下TCP和UDP吞吐量的比较与分析 21

3.8.9 低带宽环境下TCP和UDP延时的比较与分析 22

3.8.10 低带宽环境下TCP和UDP抖动的比较与分析 22

3.8.11 低带宽环境下TCP和UDP丢包率的比较与分析 23

3.8.12 低带宽环境下TCP和UDP吞吐量的比较与分析 23

3.8.13 高拥塞环境下TCP和UDP延时的比较与分析 24

3.8.14 高拥塞环境下TCP和UDP抖动的比较与分析 24

3.8.15 高拥塞环境下TCP和UDP丢包率的比较与分析 24

3.8.16 高拥塞环境下TCP和UDP吞吐量的比较与分析 25

第四章 结论 26

参考文献 27

致  谢 28