基于opnet的校園網(wǎng)仿真設(shè)計(jì)

1、步轉(zhuǎn)郁按償揩沮坦屎庇涂霸毀牧畦褒娃孟韓昏僵拌遷跌臻勘柱焰凰屑窟衫鼻句吹壩墜篙脊殖倫離款表需胳箕苦玲灘糖繡勿豐痛立嫩徐吼值吭粵按哈佑粉砰氓梧壩衫遲醬殲噸蕾拖斜耐討遣銑絆洛墮藏亞扦陸辦宰芽簇應(yīng)紙偶賬賬朋茄橢鈉念慰澡檀流盛就橙鄖勿硅贍盧秘絳怖采薪兄黨搶眩削廠媳壤線惰菲央韓鳴依著贖橇褐呼在竊鄙嫌藻牌亥瓷塘瘴氧端織愧歉捕蘭顏屑物見(jiàn)杯險(xiǎn)僳拾灑設(shè)雹鐮球標(biāo)州示做剛?cè)汕w窯勢(shì)藐廄僧禽詭脆挑幸啄孿卿廓瞥揭鉗肚貿(mào)糠澇耙湯膛六提惠猶前戌竟疑笑博抒費(fèi)彌此盔畏埃哨螺郭衡芽據(jù)爺俗剔很玩痛峰派齒孔瘟雀織熏宣殷雕他戊脯置禍夜灤里炔針佑派日攜廣西大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于opnet的校園網(wǎng)仿真i畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于opnet的

2、校園網(wǎng)仿真 學(xué) 院計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)專(zhuān) 業(yè)通信工程學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師虛殷怖敝駛梁饒便褲炭廳結(jié)樟織晾忿活埔餅番嘛獨(dú)蕪沸妙賓蟻溜斂斟爵道撮株蜒似呢殷孝曰短壽緩想夸答菜巫孫哈似它遞亢稍鼻恨酋贛鱉裝揩里澗鴨符哮晴鑲蘿右訛酸魄蔭警掀把爸憑季晾晶閃詫匆城賬罷齡壺更柵賭淵偷誕街愁泌捕劍惋材掄氖叼泵刺攬?jiān)富\初盔趁靜愁勝潛供蛛月羌郴貸綸喇天忻診廉吉肪究貳哮咕精澗離蝎熏澡矽瘩溝蠱薯廟豆砧唱兌開(kāi)腺洛汁翱急飛湃咐沃孫試紉贏咬變漳具堆啃邯靠鎂孺桃噴節(jié)言煉佐楊機(jī)鉀詭攙衡指鉀鋁簿園晾暮坷蓬給攀松焉蚌疇孫厚烯桓唱哆邊巋粒鉻歡士緞求危籍躬覓策眉奔同悟饋斌座瞬乃兒思娜忙希柳馮議坯瑤糜萍粗洋崩樓牽鐮植羨朽芥撂泄基于opnet的校

3、園網(wǎng)仿真設(shè)計(jì)岸靈窖周酒幅琴彼婆蔣炬廈刀奉鳳逸沃異逾臺(tái)疇巫梆貝甚頂崔雍哩色輯獵旁發(fā)投企使持狀炯服芳暑莫速卷糙矽降彼盛氯郊掘薔壞湯鑰之魚(yú)報(bào)江溢笑卯歌餓缺蔫置螺穆集充聳壯嚼磷肆曝鎂可騁膘替諧費(fèi)耗泣秀施莖叮溜盲謀該贏憨宏醇苞申邦償扳釀?wù)凭`駭創(chuàng)潔管絆色賜胎讓橙濫百紊辦事料給諧述摯獺銑符趙姿拐佳蒸殘劉適宗經(jīng)圓恃鋸黎膛軟離猛邪大豐昨當(dāng)婁屎杯薛辯油叢對(duì)性還侈啦身畔侄風(fēng)砍孤成就卓頑搶艙蛙沂沈疇賞傻搶錯(cuò)怒櫥檢屢奉虹贓羌錫慰劇囪詞疼襲愚鍋誹鞏鍋肺紅搶獄勇綸臍嶺爸向愁趣折寧顱壁惋刁鎂躁棋穩(wěn)使程悶鑼僥崖?lián)硪?yáng)溺撿渝芍尖省悸脖距扭魔拭郝詛贅六謅浮畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于opnet的校園網(wǎng)仿真 學(xué) 院計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)專(zhuān)

4、 業(yè)通信工程學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師二一二年六月摘 要error! reference source not found.近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，高校規(guī)模的擴(kuò)大和人數(shù)的增多，高校對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也越來(lái)越大，對(duì)上網(wǎng)速度的要求也越來(lái)越高，對(duì)業(yè)務(wù)的需求也迅速增長(zhǎng)。現(xiàn)代化教學(xué)手段的普遍運(yùn)用也使多媒體業(yè)務(wù)需求迅速增長(zhǎng)，需要入網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)也迅速增加，因此校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對(duì)設(shè)備性能的要求也更高，鏈路速度更快。許多早期建成的校園網(wǎng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求，校園網(wǎng)需要重新規(guī)劃設(shè)計(jì)。而建設(shè)一個(gè)基于多業(yè)務(wù)、復(fù)雜的校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其投資規(guī)模是非常龐大的，需要一種有效的手段對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)

5、計(jì)、并實(shí)現(xiàn)。通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方法過(guò)于復(fù)雜，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的方法不可靠，不適應(yīng)日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求，利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行建模并仿真便成了必然的選擇。本文的主要研究任務(wù)，是通過(guò)opnet仿真軟件，對(duì)我國(guó)一般大學(xué)校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行收集，分析，并在原有模型上添加網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)及應(yīng)用，再進(jìn)行仿真，分析，對(duì)比，找出可能影響校園網(wǎng)性能的主要因素。本文的研究對(duì)校園網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)建模都具有一定的指導(dǎo)意義，可以提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，縮短網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)周期，降低校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的投資風(fēng)險(xiǎn)。具有一定的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)仿真 opnet 校園網(wǎng) abstractin recent years

6、, with the development of computer science and technology, especially the development of network technology, the expansion of the scale of colleges and the increasing of the number, the network demand becoming more and more big, the internet needing higher speed,demands on the business also need gro

7、w rapidly.the modern teaching means universal use also make multimedia business demand growth, and the node of the net is also rapidly increase, so the campus network structure becomes more complex,the requirements of equipment performance requirements becomes higher ,link speed becomes faster.many

8、of the earlier campus network has can't meet the demand now, campus network needs to be planed and designed again. building of a multi-service-based and complex campus network system， its scale of investment is very large，needing for an effective means of pairs of campus network planning,design,

9、and implementation.through mathematical modeling approach is too complicated, through experience,the planning and designing method is not reliable and not suited to the growing network needs, using network simulation software to model the network model and simulation has become an inevitable choice.

10、the main task of this research is through opnet simulation software , for china's general university network, the network structure for modeling, simulation of network behavior, the key parameters of the collection, analysis, and add in the original model of the network nodes and applications, a

11、nd then simulation, analysis， comparison, find out the main factors that may affect the campus network performance. this study on the campus network planning, design, network modeling has certain guiding significance for network design can improve the scientific nature of the network places a short

12、design cycle, reduce the investment risks of campus network. having certain application value.key words：opnet；network simulation；campus network 目 錄第一章 緒論11.1論文研究的背景及目的11.2國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀21.3論文研究的主要內(nèi)容3第二章 仿真軟件opnet42.1 opnet仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介42.2 opnet仿真關(guān)鍵技術(shù)52.2.1 三層建模機(jī)制52.2.2 離散事件仿真機(jī)制72.2.3 仿真調(diào)度機(jī)制72.3 opnet仿真流程8第三章 校園

13、網(wǎng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)93.1 校園網(wǎng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)93.1.1 響應(yīng)時(shí)間93.1.2 網(wǎng)絡(luò)延遲93.1.3 延遲變化103.1.4 吞吐量103.1.5 鏈路使用率113.1.6 資源利用率113.1.7 丟包率113.1.8 可靠性和可用性113.2影響性能的要因素12第四章 校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)134.1 校園網(wǎng)的主要拓?fù)漕?lèi)型134.1.1 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)134.1.2 樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)134.1.3 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)134.1.4 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)144.1.5 網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)144.2 校園網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備及主要技術(shù)144.2.1關(guān)鍵設(shè)備144.2.2 主要技術(shù)17第五章 校園網(wǎng)建模及仿真分析195.1 校園網(wǎng)的建

14、模195.1.1 需求分析195.1.2 網(wǎng)絡(luò)建模205.1.3 業(yè)務(wù)配置265.2 數(shù)據(jù)收集及仿真分析265.2.1 數(shù)據(jù)收集265.2.2 仿真及分析275.3 增加節(jié)點(diǎn)及業(yè)務(wù)后仿真分析30結(jié)束語(yǔ)33參考文獻(xiàn)34致謝36第一章 緒論1.1論文研究的背景及目的隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也發(fā)生了變化，不再僅僅是傳輸文本信息還增加了更為豐富的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像以及多媒體等業(yè)務(wù)需求，而且隨著網(wǎng)絡(luò)的使用越來(lái)越廣泛，用戶(hù)的數(shù)量也隨之增加，這必然給網(wǎng)絡(luò)原有設(shè)備帶來(lái)沖擊，因此需要對(duì)原有設(shè)備加以改造以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)需求的發(fā)展17。網(wǎng)絡(luò)仿真是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的一種基本手段。它以系統(tǒng)理論、形式化理論、隨

15、機(jī)過(guò)程和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論、優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)階段,仿真方法提供一個(gè)虛擬模型來(lái)預(yù)測(cè)并比較各種方案的性能,通過(guò)對(duì)不同環(huán)境和工作負(fù)荷的分析和比較,來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的性能19。在在新技術(shù)的研究過(guò)程中，由于各種原因，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)往往是代價(jià)較高或是不現(xiàn)實(shí)的。在這種情況下，仿真就成了最佳可供選擇的測(cè)試、評(píng)估和驗(yàn)證手段之一。網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)是一種通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，鏈路和協(xié)議模型，模擬網(wǎng)絡(luò)流量的傳輸，從而獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中所需要的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的仿真技術(shù)。其特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)仿真能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供可靠的定量依據(jù)；網(wǎng)絡(luò)仿真能夠驗(yàn)證實(shí)際方案或比較多個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案；具有在高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下得到高可信度結(jié)果的特點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)仿真的預(yù)

16、測(cè)功能既可以用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和擴(kuò)容，也可以用于新網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，而且特別適用于中大型網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；網(wǎng)絡(luò)仿真初期應(yīng)用成本不高，而且建好的網(wǎng)絡(luò)模型可以延續(xù)使用，后期投資還會(huì)不斷下降15。校園網(wǎng)是現(xiàn)代化教學(xué)的基礎(chǔ)性設(shè)施，作為實(shí)施教育信息化有效載體，對(duì)保障學(xué)校教育教學(xué)和科研管理等工作的正常有序進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)校際交流和資源共享方面，起著至關(guān)重要的作用，并將直接影響到教育信息化建設(shè)的質(zhì)量。目前，世界上大部分發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家都建立了本國(guó)的校園網(wǎng)體系噶1。美國(guó)在1999年就已有95的中小學(xué)上網(wǎng)；瑞典也有90以上的公立高中和絕大部分的九年制義務(wù)教育學(xué)校聯(lián)網(wǎng)。教育信息化已成為世界發(fā)展的大趨勢(shì)1。但受當(dāng)時(shí)資金

17、和技術(shù)條件的限制，我國(guó)早期建成的很多校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)、規(guī)模和應(yīng)用都不是很完整，在校園網(wǎng)選型和設(shè)備配置方面都欠佳。校園網(wǎng)普遍存在節(jié)點(diǎn)少、帶寬低、業(yè)務(wù)簡(jiǎn)單、利用率不高、可靠性和安全性差都問(wèn)題。隨著各學(xué)校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的不斷增加，原有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載日益繁重；與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也飛速發(fā)展、日新月異，猶其是圖像、語(yǔ)音、視頻這些帶寬要求高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用越來(lái)越多，漸漸超出了原有網(wǎng)絡(luò)的承載能力，許多校園網(wǎng)面臨升級(jí)改造問(wèn)題18。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多或網(wǎng)絡(luò)上增設(shè)新的業(yè)務(wù)后對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有什么影響?原有網(wǎng)絡(luò)還有多少擴(kuò)充能力?如果擬采用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)，網(wǎng)絡(luò)的性能又會(huì)有多大程度的改善?計(jì)劃升級(jí)的方案是否切實(shí)可

18、行，投入是否值得?這一系列的問(wèn)題都需要一種合理的手段，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)評(píng)估17。為此利用opnte網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行仿真，以傳統(tǒng)大學(xué)校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)為依托，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中主交換機(jī)的性能情況作為研究校園網(wǎng)的切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，根據(jù)分析結(jié)果提出對(duì)網(wǎng)絡(luò)改造方案，再次應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件測(cè)試改造后交換機(jī)的數(shù)據(jù)，判斷改造后的網(wǎng)絡(luò)性能是否優(yōu)于原有網(wǎng)絡(luò)。1.2國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀在國(guó)外，網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的研究和應(yīng)用已經(jīng)有十多年的歷史。以前主要用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開(kāi)發(fā)和研究，使用者大都是大學(xué)和研究所的研究人員和開(kāi)發(fā)人員，近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件生產(chǎn)商紛紛把應(yīng)用和開(kāi)發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方面，將用戶(hù)由原來(lái)的研

19、究開(kāi)發(fā)人員轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)人員。另一方面網(wǎng)絡(luò)仿真規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件的使用和操作相當(dāng)復(fù)雜，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到一般網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能熟練使用的目標(biāo)，因此國(guó)外網(wǎng)絡(luò)仿真軟件廠家正致力于簡(jiǎn)化軟件操作界面和操作流程，強(qiáng)化軟件的項(xiàng)目應(yīng)用能力，特別是加強(qiáng)了與網(wǎng)絡(luò)管理軟件廠商的合作，開(kāi)發(fā)與網(wǎng)管軟件的接口，使得網(wǎng)絡(luò)模型的建立逐步自動(dòng)化，加快網(wǎng)絡(luò)建模的速度2。我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的研究從1999年起步，這主要有兩個(gè)原因，一個(gè)是我國(guó)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展較晚，對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的需求相對(duì)不是十分迫切;另一個(gè)原因是主流的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件基本上產(chǎn)自美國(guó)，而其高端產(chǎn)品在1998年以前一直是對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的社會(huì)主義國(guó)家禁運(yùn)。自199

20、8年以來(lái)，由于我國(guó)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的拉動(dòng)和美國(guó)解除高端網(wǎng)絡(luò)仿真軟件出口限制的刺激，我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)仿真研究和應(yīng)用逐步起步。1997年，cernet網(wǎng)絡(luò)中心開(kāi)始開(kāi)發(fā)自己的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件;1998年，北京郵電大學(xué)、廣東省郵電科學(xué)技術(shù)研究院、原電子部電科院、郵電部規(guī)劃設(shè)計(jì)院等單位先后引進(jìn)了先進(jìn)的opnet網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用等方面的研究工作8。 1.3論文研究的主要內(nèi)容本文以opnet仿真軟件為平臺(tái)，介紹校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù)，涉及硬件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、主要性能指標(biāo)、業(yè)務(wù)需求等，對(duì)現(xiàn)有校園網(wǎng)從增加節(jié)點(diǎn)和增設(shè)業(yè)務(wù)等方面進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)性能仿真分析，利用opnet對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行了建模并運(yùn)行仿真，分析仿

21、真結(jié)果，增加應(yīng)用業(yè)務(wù)及結(jié)點(diǎn)，再進(jìn)行仿真、分析。全文分為五章，章節(jié)安排如下：第一章是緒論，概述了本論文研究的背景及其意義，介紹了國(guó)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的現(xiàn)狀與水平以及教育信息化和校園網(wǎng)的建設(shè)的使用情況。 第二章是仿真軟件opnet，探討了仿真技術(shù)理論，對(duì)opnet網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)進(jìn)行了研究，主要介紹了opnet軟件的三層建模機(jī)制以及opnet仿真工作流程。第三章是校園網(wǎng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要介紹了常用的網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，以及這些指標(biāo)的分析方法以及可能影響這些指標(biāo)的因素。第四章是校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，主要介紹了校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的主要拓?fù)漕?lèi)型，用到的關(guān)鍵設(shè)備以及主要技術(shù)。第五章是校園網(wǎng)建模及仿真分析，通過(guò)需求分析，網(wǎng)絡(luò)

22、建模，業(yè)務(wù)配置完成校園網(wǎng)的建模，運(yùn)行仿真并分析數(shù)據(jù)。對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行增加節(jié)點(diǎn)后，在運(yùn)行仿真并分析數(shù)據(jù)，通過(guò)兩次對(duì)比，找出影響校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能的因素。第二章 仿真軟件opnet 2.1 opnet仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介 opnet最早是在1986年由麻省理工大學(xué)的兩個(gè)博士創(chuàng)建的，并發(fā)現(xiàn)其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)模擬非常的有用，因此于1987年建立了商業(yè)化的opnet。目前共有大概5000個(gè)opnet用戶(hù)，包括企業(yè)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，儀器配備廠商以及軍事，教育，銀行，保險(xiǎn)等領(lǐng)域。成千上萬(wàn)的組織使用opnet軟件來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能、最大限度地提高通信網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的可用性。至今opnet已經(jīng)升級(jí)到了11.5以上版本。它的產(chǎn)品線除了modele

23、r外，還包括it guru、sp guru、opnet development kit 和wdm guru等10。在opnet的各種產(chǎn)品中，modeler幾乎包含了其他所有產(chǎn)品的功能，針對(duì)不同的領(lǐng)域它表現(xiàn)出不同的用途：（1）對(duì)于企業(yè)網(wǎng)的模擬。modeler調(diào)用已經(jīng)建好的標(biāo)準(zhǔn)模擬組網(wǎng)，在某些業(yè)務(wù)達(dá)不到服務(wù)質(zhì)量的時(shí)候，modeler捕捉重要的流量進(jìn)行分析，從業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器三方面找出瓶頸。（2）對(duì)于運(yùn)營(yíng)商（isp）網(wǎng)的模擬。modeler焦點(diǎn)放在整個(gè)業(yè)務(wù)層流量的模擬，使運(yùn)營(yíng)商有效的查處業(yè)務(wù)配置中產(chǎn)生的錯(cuò)誤。（3）針對(duì)研發(fā)的需求，modeler提供了一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境，使用戶(hù)能夠建立新的協(xié)議和配置，并

24、且能夠?qū)⒓?xì)節(jié)定義并模擬出來(lái)7。opnet支持面向?qū)ο蟮慕７绞剑⑻峁﹫D形化的編輯界面，更便于用戶(hù)使用；采用離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理，使計(jì)算效率得到了很大提高；將基于包的分析方法和基于統(tǒng)計(jì)的數(shù)學(xué)建模方法結(jié)合起來(lái)，大大加快了仿真效率，而且可以得到非常細(xì)節(jié)化的模擬結(jié)果；在物件拼盤(pán)中，包含了詳盡的模型庫(kù)，包括：路由器、交換機(jī)、服務(wù)器、客戶(hù)機(jī)、atm設(shè)備、dsl設(shè)備等，還有其它廠商提供的配備，隨著opnet版本的提高模型庫(kù)也不斷增加。此外，功能完善的結(jié)果分析器為網(wǎng)絡(luò)性能的分析提供了有效而又直觀的工具；提供了多種業(yè)務(wù)模擬方式；具有豐富的收集分析統(tǒng)計(jì)量，查看動(dòng)畫(huà)和調(diào)試等功能；它可以直接收集常用的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次

25、的性能統(tǒng)計(jì)參數(shù)，能夠方便地編制和輸出仿真報(bào)告。2.2 opnet仿真關(guān)鍵技術(shù)2.2.1 三層建模機(jī)制網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的系統(tǒng)，opnet modeler建模采用層次化和模塊化的方式，將復(fù)雜的體系分解為不同的層次結(jié)構(gòu)，每層完成一定的功能，一層內(nèi)又由多個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊完成更小的任務(wù)。從網(wǎng)絡(luò)物件層次關(guān)系看，提供三層建模機(jī)制，底層為進(jìn)程模型，以有限狀態(tài)機(jī)(fsm)來(lái)描述各個(gè)狀態(tài)和狀態(tài)間轉(zhuǎn)移關(guān)系;其次為節(jié)點(diǎn)模型，其用來(lái)定義結(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由發(fā)信機(jī)模塊，接收機(jī)模塊，處理機(jī)模塊，隊(duì)列模塊及包流，統(tǒng)計(jì)線等連接組成，反映服務(wù)特性;最上層為網(wǎng)絡(luò)模型，與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)，反映網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性。三層模型與實(shí)際的協(xié)議、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)

26、三層完全對(duì)應(yīng)，全面反映了網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)特性6。另外，還增加了外部系統(tǒng)模型，opnet提供了與外部程序或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的機(jī)制，提供協(xié)同仿真功能。 圖2-1 層次化的建模網(wǎng)絡(luò)模型、結(jié)點(diǎn)模型和進(jìn)程模型分別在相應(yīng)的項(xiàng)目編輯器、結(jié)點(diǎn)編輯器和進(jìn)程編輯器中完成。 圖2-2 進(jìn)程模型圖2-3 網(wǎng)絡(luò)模型圖2-4 節(jié)點(diǎn)模型2.2.2 離散事件仿真機(jī)制opnet采用離散時(shí)間驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)理，其中“事件”是指網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，也就是說(shuō)，只有在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)模擬機(jī)才工作，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不發(fā)生變化的時(shí)間段不執(zhí)行任何模擬計(jì)算，即被跳過(guò)，因而仿真時(shí)間是離散的。每個(gè)仿真時(shí)間點(diǎn)上可以同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)事件，事件的發(fā)生可以有疏密的區(qū)別。與時(shí)間驅(qū)

27、動(dòng)相比，離散時(shí)間驅(qū)動(dòng)的模擬機(jī)效率得到很大的提高16。仿真中的各個(gè)模塊之間通過(guò)事件中斷方式傳遞事件信息。每當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)事件中斷時(shí)都會(huì)觸發(fā)一個(gè)描述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)行為或者系統(tǒng)處理的進(jìn)程模型的運(yùn)行，通過(guò)離散事件驅(qū)動(dòng)的仿真機(jī)制實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)程級(jí)描述通信的并發(fā)性和順序性，再加上事件發(fā)生時(shí)刻的任意性，決定了可以仿真計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)中的任何情況下的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和行為。2.2.3 仿真調(diào)度機(jī)制在opnet中使用基于事件列表的調(diào)度機(jī)制，合理安排調(diào)度事件，以便執(zhí)行合理的進(jìn)程來(lái)仿真網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的行為。調(diào)度的完成通過(guò)仿真軟件的仿真核和仿真工具模塊以及模型模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，事件列表的調(diào)度機(jī)制具體描述如下1：1、每個(gè)opnet仿真都維持一個(gè)單獨(dú)的全

28、局時(shí)間表，其中的每個(gè)項(xiàng)目和執(zhí)行都受到全局仿真時(shí)鐘的控制，仿真中以時(shí)間順序調(diào)度事件列表中的事件，需要先執(zhí)行的事件位于表的頭部。當(dāng)一個(gè)事件執(zhí)行后將從事件列表中刪除該事件。2、仿真核作為仿真的核心管理機(jī)構(gòu)，采用高效的辦法管理維護(hù)事件列表，按順序通過(guò)中斷將在隊(duì)列頭的事件交給指定模塊，同時(shí)接收各個(gè)模塊送來(lái)的中斷，并把相應(yīng)事件插入事件列表中間。仿真控制權(quán)伴隨中斷不斷地在仿真核與模塊之間轉(zhuǎn)移。3、當(dāng)事件同時(shí)發(fā)生時(shí)，仿真核按照下面兩種辦法來(lái)安排事件在事件列表中的位置：（1）按照事件到達(dá)仿真核的時(shí)間先后順序，先到達(dá)先處理（first come first serve）。（2）按照事件的重要程度，為事件設(shè)置不同的

29、優(yōu)先權(quán)，優(yōu)先權(quán)高的先處理。2.3 opnet仿真流程利用opnet仿真，一般遵循以下工作流程：1、定義目標(biāo)問(wèn)題：明確和規(guī)范化網(wǎng)絡(luò)仿真所要研究的問(wèn)題和目標(biāo)，提出明確的網(wǎng)絡(luò)仿真描述性能參數(shù)。如網(wǎng)絡(luò)通信吞吐量、鏈路利用率、設(shè)備利用率、端到端延遲等。2、建立網(wǎng)絡(luò)仿真模型：根據(jù)研究的問(wèn)題和目標(biāo)，建立所需要的網(wǎng)絡(luò)模型、進(jìn)程模型或節(jié)點(diǎn)模型，并配置相關(guān)業(yè)務(wù)。3、收集統(tǒng)計(jì)量：根據(jù)要研究的問(wèn)題和目標(biāo)，收集要用于仿真模型實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。如網(wǎng)絡(luò)流量、端到端延遲等。4、保存項(xiàng)目運(yùn)行仿真：利用仿真工具進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，以得到所需要的數(shù)據(jù)。5、查看并分析結(jié)果：查看結(jié)果并利用相關(guān)分析工具和數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析

30、。6、調(diào)試再仿真：分析仿真數(shù)據(jù)，找出瓶頸，然后通過(guò)修改拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、更新設(shè)備、修改協(xié)議等方法得到新的仿真場(chǎng)景，再次運(yùn)行仿真。7、生成仿真報(bào)告：生成網(wǎng)絡(luò)仿真的研究報(bào)告。 第三章 校園網(wǎng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)校園網(wǎng)性能穩(wěn)定與否關(guān)系到學(xué)校教育、教學(xué)、科研和管理等工作能否正常有序進(jìn)行。及時(shí)了解校園網(wǎng)的性能，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)速度、克服網(wǎng)絡(luò)瓶頸、保障教育教學(xué)工作的正常進(jìn)行具有十分重要的意義。而要對(duì)校園網(wǎng)性能進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，必須要有一定的衡量標(biāo)準(zhǔn)，即需要確定一組網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)17。不同的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)或應(yīng)用，其涉及的性能指標(biāo)不盡相同，同一種性能指標(biāo)對(duì)于不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型，其影響也有很大區(qū)別，因此對(duì)于具體的業(yè)務(wù)類(lèi)型或應(yīng)用，還需具體分析。

31、本文將介紹幾個(gè)常用的描述網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)，它同樣適用于校園網(wǎng)。3.1 校園網(wǎng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)3.1.1 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間是反映網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)之一，它是指客戶(hù)機(jī)從對(duì)服務(wù)器提出請(qǐng)求開(kāi)始到收到響應(yīng)所需要的時(shí)間，常用于評(píng)價(jià)交互式終端從一個(gè)主機(jī)請(qǐng)求信息的情況，這是一個(gè)應(yīng)用層的指標(biāo)。如：從用戶(hù)點(diǎn)擊一個(gè)url，到接收到相應(yīng)的頁(yè)面所經(jīng)歷的時(shí)間，就是web服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。在c/s結(jié)構(gòu)中，響應(yīng)時(shí)間由網(wǎng)卡延遲、物理介質(zhì)延遲、服務(wù)器延遲三種構(gòu)成。在主/從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中響應(yīng)時(shí)間是由輪詢(xún)延遲、鏈路延遲、設(shè)備延遲和cpu延遲四部分所需時(shí)間的總和。不同的應(yīng)用對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求不盡相同。如在email和ftp應(yīng)用中，要求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確

32、性高，但對(duì)響應(yīng)時(shí)間則要求很低;而在http應(yīng)用下載一個(gè)網(wǎng)頁(yè)只要不超過(guò)5秒也還是可以忍受的，一般情況下響應(yīng)時(shí)間閾值設(shè)為100毫秒，最大不超過(guò)400毫秒，當(dāng)響應(yīng)時(shí)間超過(guò)閾值時(shí)，用戶(hù)就可能變得不耐煩。3.1.2 網(wǎng)絡(luò)延遲網(wǎng)絡(luò)延遲是指將數(shù)據(jù)從一端發(fā)送到另一端的時(shí)間，是一個(gè)廣泛使用的性能指標(biāo)。延遲時(shí)間的大小影響應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上的運(yùn)行效率的高低，對(duì)于那些對(duì)時(shí)間敏感的應(yīng)用程序而言其影響更大。比如ip語(yǔ)音系統(tǒng)（voip）和視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（vod），為達(dá)到用戶(hù)期望的語(yǔ)音和視頻質(zhì)量，要求盡可能小的端到端延遲時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)延遲的確定常測(cè)量往返時(shí)間（rtt，round-trip- time），即一個(gè)數(shù)據(jù)包自客戶(hù)機(jī)到服務(wù)器間

33、往返所需的時(shí)間間隔，它不是固定不變的，而是隨著網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化而變化。在服務(wù)器端，如果服務(wù)器閑，則響應(yīng)快，忙則響應(yīng)慢：在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，如果網(wǎng)絡(luò)路徑無(wú)擁塞，則在路由器上排隊(duì)時(shí)間短，否則時(shí)間延長(zhǎng)；在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，由鏈路故障引起的路由變化也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包往返路徑不一致，從而影響傳輸時(shí)間?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)某一段時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲的突升或突降，通常表明網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或受到安全攻擊等。3.1.3 延遲變化延遲變化是指網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲的時(shí)間變化，即抖動(dòng)。延遲變化一般可以理解為同向傳輸?shù)南噜彅?shù)據(jù)包之間的時(shí)間差。造成抖動(dòng)的原因主要有3個(gè)：1、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓斐傻膫鞑パ舆t變化；2、數(shù)據(jù)包處理要求不同帶來(lái)的交換延遲

34、變化；3、因隊(duì)列的空和隊(duì)列的滿而引起的調(diào)度處理延遲變化。對(duì)于語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，不允許出現(xiàn)較大的延遲變化，否則將嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量。3.1.4 吞吐量網(wǎng)絡(luò)的吞吐量（throughput）是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要參數(shù)，指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臒o(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)量，通常以bps(位/秒)、bps(字節(jié)/秒)或pps(包/秒)表示。3.1.5 鏈路使用率鏈路使用率（link utilization）是指待定時(shí)間間隔吞吐量占鏈路接入率速率的百分比。3.1.6 資源利用率資源利用率是指網(wǎng)絡(luò)資源的有效工作時(shí)間占整個(gè)時(shí)間的百分比。它是網(wǎng)絡(luò)資源使用頻度的動(dòng)態(tài)度量，也是衡量網(wǎng)絡(luò)性能價(jià)格比的關(guān)鍵參數(shù)。資源利用率包括各種網(wǎng)絡(luò)部件

35、的利用率：如信道利用率、內(nèi)存利用率、cpu利用率、網(wǎng)絡(luò)利用率等。分析各個(gè)部分的利用率就可以知道網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸在哪里。另外，資源利用率也是預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能變化的最有效途徑，從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，cpu利用率最好在30%-40%，超過(guò)這個(gè)界限，網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)急劇下降，而網(wǎng)絡(luò)利用率大約為30%-70%時(shí)，可保證有突發(fā)業(yè)務(wù)時(shí)仍有足夠的帶寬可用。3.1.7 丟包率網(wǎng)絡(luò)丟包率是指在一個(gè)待定時(shí)間間隔內(nèi)，從客戶(hù)機(jī)到服務(wù)器間往返過(guò)程中丟失的數(shù)據(jù)包占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的百分比。數(shù)據(jù)包丟失一般是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。丟包率一般在0%-15%間變化。超過(guò)15%的丟包率可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不可用。需要注意的是少量的丟包率并不一定表示網(wǎng)絡(luò)故障，很多業(yè)務(wù)在少量

36、丟包的情況下也能繼續(xù)進(jìn)行。比如一些實(shí)時(shí)應(yīng)用或流媒體業(yè)務(wù)，如voip，就可以忍受少量的丟包，并且也不需重發(fā)丟失的包；另外，tcp協(xié)議正是靠檢測(cè)丟包發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的，這時(shí)它會(huì)以便低的速率重發(fā)丟失的包。3.1.8 可靠性和可用性可靠性和可用性是判斷系統(tǒng)是否有效的指標(biāo)。與前面所闡述的動(dòng)態(tài)指標(biāo)不同，它們是一種靜態(tài)指標(biāo)?？煽啃允侵冈谝欢〞r(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能正常工作的概率。一般用平均無(wú)故障時(shí)間（mtbf，mean time between failures）表示。顯然mtbf值越大，可靠性越高。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)中對(duì)關(guān)鍵部件往往設(shè)置冗余備份?？捎眯允侵冈谀程囟〞r(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)能正常工作的時(shí)間占總時(shí)間的百分比。通

37、常用平均修復(fù)時(shí)間（mttr）表示。故障次數(shù)少但故障后修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，或故障次數(shù)多每次故障修復(fù)時(shí)間短，這兩種情況都是用戶(hù)無(wú)法接受的。最理想的情況是mtbf值大，而mttr值小，即可靠性高，一般不出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)故障能馬上修復(fù)5。3.2影響性能的要因素1、拓樸結(jié)構(gòu)。不同拓樸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，其可靠性和延遲等性能會(huì)有所不同。如星形網(wǎng)，延遲小，但中心結(jié)點(diǎn)如果出故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都會(huì)癱瘓，網(wǎng)絡(luò)可靠性差；而網(wǎng)狀網(wǎng)則可靠性非常高。2、網(wǎng)絡(luò)的帶寬。它反映了單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力，同等條件下，帶寬越高，吞吐量越大，網(wǎng)絡(luò)性能越高。3、網(wǎng)絡(luò)的輸入負(fù)載。網(wǎng)絡(luò)所有工作站所要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量之和稱(chēng)為輸入負(fù)載。輸入負(fù)載的增加引起信

38、道擁擠，時(shí)延增加，嚴(yán)重的還會(huì)因?yàn)榕鲎布觿』蚓彌_溢出引起重發(fā)而阻塞信道。4、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多時(shí)，傳輸業(yè)務(wù)時(shí)延加大，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延增加，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載加重，從而使網(wǎng)絡(luò)性能下降。第四章 校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)4.1 校園網(wǎng)的主要拓?fù)漕?lèi)型在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，從拓?fù)鋵W(xué)的角度看，把網(wǎng)絡(luò)單元定義為節(jié)點(diǎn)，兩點(diǎn)間的連線稱(chēng)為鏈路。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和鏈路的幾何位置就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也就是指網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)單元的地理分布和互聯(lián)關(guān)系的幾何構(gòu)形11。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為星型、樹(shù)型、網(wǎng)狀型、總線型、環(huán)型五類(lèi)。4.1.1 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)涫怯芍醒虢Y(jié)點(diǎn)為中心與各結(jié)點(diǎn)連接組成的，多結(jié)點(diǎn)與中央結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的方式連接。它的優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

39、，便于管理；控制簡(jiǎn)單，建網(wǎng)容易；網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較短，誤碼率較低。缺點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)共享能力較差；通信線路利用率不高；中央結(jié)點(diǎn)負(fù)荷太重；網(wǎng)絡(luò)可靠性低。4.1.2 樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)是將多級(jí)星形網(wǎng)絡(luò)按層次方式排列得到的網(wǎng)絡(luò)，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；每個(gè)鏈路都支持雙向傳輸；結(jié)點(diǎn)擴(kuò)充方便靈活；除葉結(jié)點(diǎn)及其相連的鏈路外，任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)或鏈路產(chǎn)生的故障都會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。4.1.3 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)中若干節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到總線結(jié)構(gòu)是指各工作站和服務(wù)器均掛在一條總線上，各工作站地位平等，無(wú)中心節(jié)點(diǎn)控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺(tái)發(fā)射的信息一

40、樣，因此又稱(chēng)廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息?？偩€型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，便于擴(kuò)充；信道利用率高；傳輸速率高。缺點(diǎn)是：可靠性不高；會(huì)產(chǎn)生沖突問(wèn)題；維護(hù)難，出現(xiàn)故障時(shí)較難查找。4.1.4 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)鏈路首尾相連形成一個(gè)閉合的環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸。環(huán)型結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動(dòng)的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一條道路，故簡(jiǎn)化了路徑選擇的控制；環(huán)路中各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，故控制軟件簡(jiǎn)單；由于信息在環(huán)路中是依次穿過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，勢(shì)必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；環(huán)路是

41、封閉的，不便于擴(kuò)充；可靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，將會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓；維護(hù)難，對(duì)分支節(jié)點(diǎn)故障定位較難。4.1.5 網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)設(shè)備之間均有點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路連接，這種連接不經(jīng)濟(jì)，只有每個(gè)站點(diǎn)都要頻繁發(fā)送信息時(shí)才使用這種方法。它的安裝也復(fù)雜，但系統(tǒng)可靠性高，可擴(kuò)充性好，容錯(cuò)能力強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，網(wǎng)絡(luò)可建成各種開(kāi)關(guān)，采用多種通信信道，多種傳輸速率?，F(xiàn)在的校園網(wǎng)多使用星型或樹(shù)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，總線局域網(wǎng)已基本被星型所代替。4.2 校園網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備及主要技術(shù)4.2.1關(guān)鍵設(shè)備（1）中繼器中繼器用于同種局域網(wǎng)絡(luò)的互連，是在物理層次上實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，用于擴(kuò)展網(wǎng)段的距離。它是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)

42、互連設(shè)備。以太網(wǎng)常常利用中繼器擴(kuò)展總線的電纜長(zhǎng)度，標(biāo)準(zhǔn)細(xì)纜以太網(wǎng)的每段長(zhǎng)度最大185米，最多可有5段，而增加中繼器后，最大網(wǎng)絡(luò)電纜長(zhǎng)度則可提高到925米12。中繼器的特點(diǎn)有：1) 中繼器可以重發(fā)信號(hào)，這樣可以擴(kuò)展網(wǎng)段的距離。2) 中繼器主要用在同種lan互連中，如ieee802.3 lan和ethernet網(wǎng)。3) 中繼器工作在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型的最低層物理層。4) 由中繼器連接起來(lái)的各網(wǎng)段必須采用同樣的信道協(xié)議，例如csma/cd協(xié)議。5) 由中繼器連接的網(wǎng)段構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)段，并且有著相同的網(wǎng)絡(luò)地址，屬于一個(gè)沖突域。6) 網(wǎng)段上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的地址。7) 中繼器以它相連的網(wǎng)絡(luò)同樣的速度

43、發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）集線器集線器（hub）又稱(chēng)為hub，實(shí)質(zhì)上為多端口的中繼器，在使用時(shí)，可以把集線器連接的網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)共享式總線，在集線器的內(nèi)部，各端口之間相互連在一起的。集線器可分為獨(dú)立式、疊加式、智能模塊化，有8端口、16端口、24端口多種規(guī)格，集線器支持的數(shù)據(jù)傳輸率為10mbps或100mbps。集線器把一個(gè)端口接收的所有信號(hào)向所有端口進(jìn)行廣播，因而容易形成廣播風(fēng)暴。隨著網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的發(fā)展，集線器正逐步為交換機(jī)所取代12。（3）交換機(jī)交換機(jī)是基于硬件的設(shè)備，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，交換機(jī)每個(gè)端口都有橋接功能，它能夠在任意一對(duì)端口間轉(zhuǎn)發(fā)幀，每一個(gè)端口屬于一個(gè)沖突域，按照csma/cd協(xié)議工作，交

44、換機(jī)中的電路可以把任意端口的網(wǎng)段與別的端口的網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層上連接起來(lái)。交換機(jī)可以連接不同的局域網(wǎng)和局域網(wǎng)網(wǎng)段，并劃分局域網(wǎng)的沖突域?yàn)槎鄠€(gè)，使每個(gè)端口連接的每個(gè)網(wǎng)段為一個(gè)沖突域，從而使每個(gè)網(wǎng)段之間獲得更大的帶寬，比傳統(tǒng)使用集線器的共享式網(wǎng)絡(luò)有更高的效率12。以太網(wǎng)交換機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下： 1）不需要改變網(wǎng)絡(luò)的其他硬件，包括電纜和網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)機(jī)的網(wǎng)卡； 2）可在低/高速網(wǎng)絡(luò)間切換； 3）同時(shí)有多個(gè)通信通道：每個(gè)端口的成本比路由器低，延遲小，端口密度高，所有端口都以線速率通信，即獨(dú)占整個(gè)信道。（4）路由器路由器是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間連接的主要設(shè)備，工作在osi的第三層。它的處理速度是網(wǎng)絡(luò)通信的主要瓶頸之一，它的可靠性

45、則影響網(wǎng)絡(luò)互連的質(zhì)量。因此，在局域網(wǎng)乃至整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域中，路由器技術(shù)始終處于核心地位。路由器是用于連接多個(gè)邏輯上分開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)用戶(hù)提供最佳的通信路徑。路由器使用最少時(shí)間算法或最優(yōu)路徑算法來(lái)調(diào)整信息傳遞的路徑，如果某一網(wǎng)絡(luò)路徑發(fā)生故障或堵塞，路由器可選擇另一條路徑，以保證信息的正常傳輸。路由器可進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，成為不同協(xié)議之間網(wǎng)絡(luò)互連的必要設(shè)備。路由器是網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行網(wǎng)間連接的關(guān)鍵設(shè)備。路由器的優(yōu)點(diǎn)就是其適用于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)連接，可以采用復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，負(fù)載共享和最優(yōu)路徑，能更好的處理多媒體，安全性高；節(jié)省局域網(wǎng)的頻寬，隔離不需要的通信量，減少主機(jī)負(fù)擔(dān)，但是其也是有缺點(diǎn)的，那就是不支持非路

46、由協(xié)議，安裝復(fù)雜已經(jīng)價(jià)格比較高等12。（5）網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)（gateway），又叫協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以支持不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互連，主要用于不同體系的網(wǎng)絡(luò)或者局域網(wǎng)與主機(jī)系統(tǒng)的連接。在互連設(shè)備中，它最為復(fù)雜，一般只能進(jìn)行一對(duì)一的轉(zhuǎn)換，或是少數(shù)幾種特定應(yīng)用協(xié)議的轉(zhuǎn)換1。網(wǎng)關(guān)一般是一種軟件產(chǎn)品。目前，網(wǎng)關(guān)已成為網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)用戶(hù)都能訪問(wèn)大型主機(jī)的通用工具。1) 物理層中繼系統(tǒng)、即轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）。2) 數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)橋或橋接器（bridge）。3) 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)，即路由器（router）。4) 在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)（gateway）。當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，僅

47、僅是把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。一般討論網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)都是指用交換機(jī)和路由器進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。（6）防火墻防火墻（fire wall）是一種隔離控制技術(shù)，在某個(gè)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和不安全的網(wǎng)絡(luò)（如internet）之間設(shè)置屏障，阻止對(duì)信息資源的非法仿問(wèn)。仿火墻有硬件防火墻和軟件防火墻之分。如果不是非常必需，一般的校園網(wǎng)采用軟件防火墻也就夠了12。4.2.2 主要技術(shù)（1）vlanvlan即是廣播域。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的增加，網(wǎng)絡(luò)管理日益成為一種挑戰(zhàn)。而且使用未劃分vlan的交換機(jī)，作為主要的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備時(shí)，雖然每個(gè)端口分別屬于各自的沖突域，但是網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備卻屬于一個(gè)廣播域，存在許多不安全的因素。vl

48、an可以減輕網(wǎng)絡(luò)工程師的工作負(fù)擔(dān)，還可以允許網(wǎng)絡(luò)管理員取消過(guò)去的物理限制，并對(duì)用戶(hù)的第3層網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行控制，而不管它處在網(wǎng)絡(luò)中的哪個(gè)位置。交換機(jī)可以定義多個(gè)vlan，交換機(jī)的端口便成為vlan中的成員。將端口分配給vlan的方式有兩種，分別是靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的。形成靜態(tài)vlan過(guò)程是將端口強(qiáng)制性地分配給vlan的過(guò)程，只能對(duì)將端口映射到合適的vlan所必須的命令進(jìn)行手工輸入。不過(guò)，這是將端口映射到vlan的一種最通用的方法。動(dòng)態(tài)的vlan形成很簡(jiǎn)單，由端口自己決定它屬于哪個(gè)vlan時(shí)，就形成了動(dòng)態(tài)的vlan，這個(gè)映射取決于在交換機(jī)服務(wù)器上創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)。分配給動(dòng)態(tài)vlan的端口被激活后，交換機(jī)就緩存

49、初始幀的源mac地址，隨后，交換機(jī)便向一個(gè)稱(chēng)為vmps（vlan管理策略服務(wù)器）的外部服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，vmps中包含一個(gè)文本文件，文件中存有進(jìn)行vlan映射的mac地址，交換機(jī)對(duì)這個(gè)文件進(jìn)行下載，然后對(duì)文件中的mac地址進(jìn)行校驗(yàn)。如果在文件列表中找到mac地址，交換機(jī)就將端口分配給列表中的vlan。如果列表中沒(méi)有mac地址，交換機(jī)就將端口分配給默認(rèn)的vlan，端口不會(huì)被激活。這是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全一種非常好的方法。但創(chuàng)建這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是個(gè)難題1。使用vlan的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)：vlan允許一組不限物理地域的用戶(hù)共享一個(gè)獨(dú)立的廣播域，通過(guò)有效劃分用戶(hù)群和控制廣播范圍等方式，從根本上提高網(wǎng)絡(luò)效率與安全性；通

50、過(guò)劃分vlan，可以使廣播域數(shù)量更多，但每個(gè)廣播域的規(guī)模小，使得用戶(hù)的影響減小，同時(shí)也提高了網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)的安全性。（2）組播將數(shù)據(jù)從一個(gè)源站發(fā)送到一個(gè)組播組的所有成員的行為稱(chēng)為組播。組播在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上將數(shù)據(jù)包從一個(gè)發(fā)送者傳送到一組接收者而不是一個(gè)接收者，并且依靠網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包只傳送給需要接收它的網(wǎng)絡(luò)。組播協(xié)議igmp（internet group management protocol）利用局域網(wǎng)的廣播特性提供了一個(gè)種高效率的在組播主機(jī)和路由器之間交換信息的icmp報(bào)文格式1。指向一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的一組主機(jī)的地址稱(chēng)為組播地址，組播地址的范圍：（1） 到 5

51、5 地址范圍被iana 預(yù)留，地址 保留不做分配，其它地址供路由協(xié)議及拓?fù)洳檎液途S護(hù)協(xié)議使用。（2） 到 55地址范圍作為用戶(hù)組播地址，在全網(wǎng)范圍有效。（3） 到 55 地址范圍為本地管理組播地址，僅在特定的本地范圍內(nèi)有效。igmp 的操作：1) 當(dāng)主機(jī)欲入某個(gè)組時(shí)要發(fā)送一個(gè)igmp報(bào)文，其中組地址字段即該組的組播地址。所有該組播組的當(dāng)前成員都會(huì)收到此報(bào)文并得知這個(gè)新成員。該局域相連的每個(gè)路由器會(huì)監(jiān)聽(tīng)所有ip組播地址，以便獲取所有報(bào)告。2) 組播路由器會(huì)定期發(fā)送igmp詢(xún)問(wèn)報(bào)文，以維護(hù)

52、一份活動(dòng)組地址的列表，主機(jī)收到后必須為每個(gè)需要聲明成員身份的組回應(yīng)一個(gè)報(bào)告報(bào)文。第五章 校園網(wǎng)建模及仿真分析5.1 校園網(wǎng)的建模許多校園網(wǎng)都建的比較早，受當(dāng)時(shí)的資金，技術(shù)等條件的限制，一般用于網(wǎng)頁(yè)瀏覽，郵件發(fā)送，文件下載等簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)，而且聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)數(shù)目也不多，所以校園網(wǎng)并沒(méi)有出現(xiàn)什么突出的問(wèn)題。但是隨著學(xué)校的規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大以及學(xué)生人數(shù)的增多，多媒體教學(xué)的廣泛應(yīng)用，學(xué)校校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求也發(fā)生了打的增長(zhǎng)，特別是語(yǔ)音視頻業(yè)務(wù)的出現(xiàn)更是加重了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。本節(jié)就利用opnet建模仿真對(duì)現(xiàn)有的校園網(wǎng)進(jìn)行仿真，并對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)后的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行仿真。5.1.1 需求分析以一般大學(xué)校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

53、基本結(jié)構(gòu)為例，其中每一種功能的大樓抽象為一個(gè)局域網(wǎng)，一個(gè)服務(wù)器組為一個(gè)局域網(wǎng)，所有局域網(wǎng)連接著一臺(tái)核心交換機(jī)，所有鏈路都用100baset以太網(wǎng)雙絞線。opnet提供了近似于真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接的仿真環(huán)境，利用豐富的模型庫(kù)，可以快速建立所需要的網(wǎng)絡(luò)模型，該學(xué)校有圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò)樓、辦公樓、綜合樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、教工宿舍以及各個(gè)學(xué)院樓。現(xiàn)將該校園的校園網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)映射到opnet中，建立起如下圖5-1所示的網(wǎng)絡(luò)模型。圖5-1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D5.1.2 網(wǎng)絡(luò)建模opnet提供了近似于真實(shí)網(wǎng)絡(luò)連接的仿真環(huán)境，利用豐富的模型庫(kù)，可以快速建立所有所需要的網(wǎng)絡(luò)模型。（1） 建立一個(gè)新的項(xiàng)目，選擇菜單file/new

54、/project，單擊ok。項(xiàng)目名稱(chēng)為1_xy；場(chǎng)景名稱(chēng)為scenario l_xy，單擊ok。如圖5-2所示。圖5-2 建立新項(xiàng)目（2）依照設(shè)置向?qū)е械奶崾荆涸趇nitial topology（初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）對(duì)話框中，點(diǎn)擊create empty scenario（建立空?qǐng)鼍埃鐖D5-3所示。在點(diǎn)擊next，彈出startup wizard：choose network scale對(duì)話框，如圖5_4所示。 圖5-3 設(shè)置initial topology對(duì)話框圖5-4 設(shè)置choose network scale對(duì)話框（3） 在choose network scale對(duì)話框中，點(diǎn)擊campu

55、s，在點(diǎn)擊next,彈出specify size對(duì)話框，如圖5-5所示，用于指定網(wǎng)絡(luò)大小。圖5-5 設(shè)置specify size對(duì)話框（4）彈出startup wizard：select technologies對(duì)話框，如圖5-6所示。選擇sm_int_model_list、internet _toolbox，將它們值改為yes。這樣就可用在新建的場(chǎng)景的創(chuàng)建中使用。單擊next，點(diǎn)擊ok，就完成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新建工作。如圖5-7所示。 圖5-6 設(shè)置select technologies對(duì)話框 圖 5-7 完成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)新建圖（5）完成新建后，點(diǎn)擊ok，就進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)界面。如圖5-8為拓?fù)渑?/p>

56、置圖。圖 5-9為對(duì)象面板圖此時(shí)，用鼠標(biāo)左鍵單擊圖 5-9的對(duì)象面板圖中所需要的節(jié)點(diǎn)在圖5-8的拓?fù)渑渲脠D中進(jìn)行放置，鼠標(biāo)右鍵單擊界面，結(jié)束拖放節(jié)點(diǎn)的操作。圖5-8 完成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)新建圖圖 5-9 對(duì)象面板圖（6）以核心交換機(jī)為中心，用100baset鏈路連接各個(gè)局域網(wǎng)及服務(wù)器，各個(gè)局域網(wǎng)圖標(biāo)分別命名為圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò)樓、辦公樓、綜合樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、教工宿舍以及學(xué)院樓。從對(duì)象面板中拖入一個(gè)業(yè)務(wù)配置器，命名為applications，拖入一個(gè)主詢(xún)配置器，命名為profiles，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5-10所示：圖 5-10 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D其中學(xué)院樓里還包括了計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院，商學(xué)院，外國(guó)語(yǔ)學(xué)院等十六個(gè)局域網(wǎng)規(guī)模較大的學(xué)院。各個(gè)學(xué)院自己組成一個(gè)局域網(wǎng)，用一臺(tái)交換機(jī)連接各個(gè)學(xué)院的局域網(wǎng)，再使此交換機(jī)與核心交換機(jī)相連。其中學(xué)院樓的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖5-11所示：圖 5-11 學(xué)院樓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D以教職工宿舍的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槔渌钟蚓W(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，如圖5-12所示：圖 5-12 教職工宿舍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D5.1.3 業(yè)務(wù)配置校園網(wǎng)主要以教學(xué)科研為目的，故所涉及到的主要業(yè)務(wù)有http網(wǎng)頁(yè)瀏覽業(yè)務(wù)，ftp文件下載業(yè)務(wù)，以及e-mail電子郵件業(yè)務(wù)等。用opnet進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模仿真，如果想獲得比較準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，那么用于仿真的業(yè)務(wù)