Назад

РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДЛЯ СЕТЕВОГО СИМУЛЯТОРА NS2
Ерыгина Т.П., Аноприенко А.Я.
Донецкий национальный технический университет

Тезисы доклада на Международной студенческой научно-технической конференции "Информатика и компьютерные технологии 2006", Донецк, ДонНТУ, 12 декабря 2006 г.

При проектировании компьютерных сетей часто применяют программы, позволяющие виртуально не только построить, но и промоделировать работу этой сети. В данном докладе рассматривается сетевой симулятор ns2 – эффективное, гибкое, легко масштабируемое средство для создания моделей компьютерных сетей и их анализа.

Симулятор ns2 является дискретным, использует механизм событий, поддерживает большую часть существующих протоколов стека TCP/IP, протоколов маршрутизации, дисциплин обслуживания очередей. Возможно моделирование локальных и глобальных, беспроводных и спутниковых сетей. Симулятор ns2 имеет открытый код и доступен для свободного использования и модификации. Существуют версии программы для различных операционных систем. [1]

Гибкость и перспективность проекта ns2 в сочетании с открытым кодом обусловили возникновение множества разработок на базе симулятора ns2, большинство из которых ведутся крупными западными исследовательскими центрами и университетами. На сегодняшний день в полный пакет кроме самого симулятора входят различные вспомогательные утилиты.

В 2006 г. рядом институтов совместно с уже существующими пользователями ns2 начата работа над следующей версией симулятора, названной ns3. Целью проекта является реструктуризация ns2 и разработка еще более функционального средства исследования и изучения компьютерных сетей нового поколения. Изменения предполагают:

• реструктуризацию ядра симулятора (устранение существующих ограничений на масштабируемость, новый интерфейс описания и анимирования модели, поддержку параллельных вычислений, улучшенный учет статистических данных);
• обновление моделей протоколов (IPv6, беспроводные протоколы и др.);
• улучшенную интеграцию программного обеспечения;
• новые возможности тестирования, разработку документации, предоставление новых возможностей для использования симулятора в учебных целях.

Критерии успеха проекта, выдвинутые разработчиками, за 4 года предполагают:

• удержание симулятором лидирующих позиций в области сетевых исследований благодаря своей эффективности, масштабируемости, открытости;
• легкость интеграции разработанного кода;
• легкость перехода между моделированием и натурным экспериментом;
• наличие современных средств для беспроводного моделирования. [2]

Последним дополнением к nam является nam Graphical Editor, наиболее близкий по назначению к разрабатываемому проекту. Создать топологию сети и промоделировать работу различных протоколов и источников трафика можно с использованием графического интерфейса. Данное средство позволяет работать только в UNIX-подобных системах.

Существуют также средства анализа полученных в процессе моделирования данных. Разработанное в 2003 г. польским студентом Ярославом Малеком (Jaroslaw Malek) приложение Trace graph предназначено для анализа трассировочных файлов симулятора ns2. Для работы приложения необходимо наличие библиотек системы Matlab.

Поддерживаются модели как проводных, так и беспроводных и спутниковых сетей. Особенностями приложения являются:

• построение двумерных и трехмерных графиков для анализа параметров;
• отслеживание таких параметров, как задержки передачи, пропускная способность, время обработки пакетов, число промежуточных узлов и др.;
• статистика отдельных узлов и каналов или сети в целом;
• возможность сохранения результатов в текстовый файл или файл изображения.

Существуют и более специализированные разработки, дополняющие симулятор новыми элементами – протоколами, генераторами трафика, алгоритмами и т.п.

Расширение и дополнение симулятора новыми возможностями позволяет эффективно использовать его и применительно к компьютерным сетям учебного заведения, и за его пределами. Работа над расширением симулятора ns2 может вестись в нескольких направлениях:

1. создание моделей конкретных участков сетей или сетей в целом, анализ эффективности их построения, модернизация и устранение недостатков сети;
2. разработка дополнительных утилит для ns2, позволяющих получить статистику работы модели, рассчитать необходимые параметры, выполнить анализ и указать недостатки моделируемой топологии, представить информацию в удобном пользователю виде;
3. дополнение ядра симулятора новыми возможностями (протоколы, дисциплины обслуживания очередей, модели трафика, приложения и т.д.);
4. разработка утилит конвертирования моделей симулятора ns2 в формат моделей других симуляторов и обратно.

Была выбрана комбинация первого и второго направлений – разработка утилиты для упрощения работы с ns2, включающей типовые модели сетей для демонстрации ее использования.

В настоящее время графический интерфейс стал неотъемлемой частью многих приложений. Удобство использования такого приложения оправдывает все затраты на его разработку. Наличие графического интерфейса у средства имитационного моделирования значительно упрощает процесс разработки и анализа модели. Разработчиками симулятора ns2 не было предусмотрено эффективной возможности создания модели с помощью графического интерфейса, поэтому данный проект может стать одним из первых подобных средств.

Разрабатываемое приложение выполняет следующие функции:

• предоставление графической среды для визуального моделирования компьютерных сетей;
• преобразование модели из собственного формата в скрипт симулятора ns2;
• запуск полученного скрипта в ns2 с различными опциями.

Обеспечена также возможность сохранения и загрузки модели для дальнейшей модификации. Система спроектирована с использованием принципов объектно-ориентированного программирования, основные объекты системы представлены в виде классов.

Преимущества использования разработанной графической среды для создания моделей компьютерных сетей:

• графическое представление модели на этапе создания;
• корректность написания скрипта ns2 для заданной топологии сети;
• легкость модификации созданного проекта;
• простота работы в среде, что обеспечивает возможность использования ее в учебных целях;
• работа под управление ОС Windows.

Дальнейшее развитие проекта возможно в таких направлениях:

• добавление в проект возможности визуализации работы модели встроенными средствами на основе трассировочного файла для визуализатора nam;
• предоставление статистических данных о построенной модели на основании сведений о работе всех или отдельных узлов модели.

Литература:

1. Tutorial for the network simulator ns2, http://www.isi.edu/nsnam/ns/ns-tutorial/index.html;
2. NS3 project, http://www.nsnam.org.

Назад