一种基于OPNET的网络半实物仿真方法研究

第2期0引言

半实物仿真，国际通称硬件在回路（Hardware In the Loop ）

仿真，是将系统的一部分以数学模型描述，并把它转化成为仿真计算模型；另一部分以实物（或者物理模型）方式引入仿真回路。它具备费用较低、周期较短、风险较小、灵活可控等优点，主要适应于以下几种情况：①利用半实物仿真，将不易建模的部分以实物代之，从而避免建模的困难；②利用半实物仿真，进一步校准系统的数学模型；③利用半实物仿真，检验系统各设备的功能和性能。

网络半实物仿真大多被采用的方法是基于HLA （High

Level Architecture ）体系结构，即把实物和仿真软件作为邦员加

入到联邦中。目前，在主流的仿真软件中，OPNET 以及Qualnet 都提供有HLA 模块，但这种方法还需要HLA 仿真环境的支持（包括RTI 运行支持环境），一般不用于与实物节点的直连仿真。此外，一些研究机构还采用OPNET ESA （External Simula-

tion Access 外部仿真控制）模块自定义模型。本文将介绍另一

种全新的网络半实物仿真方法———SITL （System－in－the－Loop ）方法，与前两种方法相比，这种方法使用简单而且适合于OP-NET 与实物网络设备的直连仿真。

1SITL 仿真原理

SITL （System in the loop ，系统在环）是OPNET Modeler

（Optimal Network Engineering Tools ）11．5或更高版本提供的可

选附加模块，可以将多个物理网络接口映射到虚拟网络中不同的网络地址，从而使物理设备和OPNET 仿真网络成为统一的整体。它支持TCP ／IP 协议簇，是专门用于网络半实物仿真研究的应用模块，仿真按实际时间运行，只需要通过网卡或者无线局域网就可以实现和物理设备的交互。

1．1对数据包的处理

为实现半实物仿真，SITL 添加了两个特殊的模型：节点模

型（sitl＿virtual＿gateway＿to＿real＿world ）和链路模型（sitl＿virutl＿

eth＿link ）作为网关结点，将实际的网络设备连接到仿真环境

中，使物理设备成为仿真系统的一部分；同时通过附加的Win-

Pcap 对以太网卡上的数据包进行选择，并将选出的数据包转

发至仿真进程。SITL 半实物仿真对数据包的转换处理方法如图1所示。

当运行SITL 的计算机接收到数据包，首先通过可选的防火墙转发至操作系统。防火墙用于过滤SITL 不需要的数据包，从而减轻系统开销。对于发给SITL 仿真的数据包，SITL 模块通过WinPcap 把它们直接从网卡转发至仿真进程，OPNET 仿真核心去除这些数据包的以太网帧头，并把这些IP 数据包传

图1数据包在SITL 中的流向

第8卷第2期2009年2月

Vol.8No.2Feb.2009

软件导刊

Software Guide

一种基于OPNET 的网络半实物仿真方法研究

刘

芸1，顾晓鸣1，2，匡

晓3

（1．中国人民解放军通信指挥学院，湖北武汉430010；2．中国电子设备系统工程公司，北京100141；

3．中国人民解放军理工大学通信工程学院，江苏南京210007）

摘

要：半实物仿真是仿真领域中的一项关键技术，在网络研究中具有很广阔的应用空间。介绍了网络半实物仿真

的基本原理，在此基础上深入研究了OPNET 的SITL 模块采用的关键技术，基于SITL 模块搭建了一个半实物仿真网络，进行了RIP 协议路由重收敛和视频传输的实验。关键字：半实物仿真；系统在环；包的截获中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

文章编号：1672-7800（2009）02-0125-03

作者简介：刘芸（1983-），女，内蒙古阿拉善盟人，中国人民解放军通信指挥学院六系21队硕士研究生，研究方向为计算机网络与仿真；顾晓鸣

（1957-），男，北京人，中国电子设备系统工程公司网络研究中心高级工程师、中国人民解放军通信指挥学院硕士生导师，研究方向为网络的总体规划和设计、网络仿真技术；匡晓（1983-），女，北京人，中国人民解放军理工大学通信工程学院硕士研究生，研究方向为计算机网络。

N ∣

C

以太网

N ∣

C

防火墙

（可选）

操作系统

仿真环境

SITL 网关节点

运行SITL 半实物仿真模块的计算机

SITL 组件

软件导刊2009年

递给仿真环境。

1．2三种实现模式

SITL仿真主要有以下3种实现模式：实物系统与计算机仿真系统之间、实物系统经过计算机仿真系统再到实物系统、计算机仿真系统经过实物系统再到计算机仿真系统，不同的实现方式适用的范围不同：

（1）实物－仿真系统模式（real－sim）。是最简单的模式，实现实物系统和计算机仿真系统间信息交互，可用于软硬件的开发及测试。

（2）实物－仿真－实物系统模式（real－sim－real）。两个或更多真实设备或网络通过仿真网络进行通信。真实数据流经仿真网络，并受到仿真网络时延、丢包、协议等的影响。主要用于对仿真网络规模的扩展及对实际设备构成的系统／设备进行综合检验与验证。

（3）仿真－实物－仿真系统模式（sim－real－sim）。产生于一个仿真系统的数据流通过一个物理设备（如路由器）到达另一个仿真系统。可以用于OPNET仿真分布式扩展，也可以检验实际设备在大规模应用加载情况下的处理能力。

2SITL仿真的关键技术

在真实网络中，我们是利用TCP／IP协议栈进行数据流的转发通信，而在仿真网络中的协议栈是模拟构造的，不同的数据结构使物理设备和仿真网络无法直接通信。将运行于真实协议栈中的数据包导入到虚拟的仿真环境，需要解决3个问题：时间的同步、包的截获和数据包的翻译。SITL仿真是通过将仿真时间与系统时间同步推进来确保时间同步的，只需要通过简单的设置就可以完成。下面重点分析包的截获和翻译。2．1数据包的截获

SITL采用WinPcap API来捕捉原始数据包。WinPcap是一套基于NDIS（Network Driver Interface Specification，网络驱动接口规范）中间层驱动程序，由内核级的网络组包过滤器NPF（Netgroup Packet Filter）、用户级的动态链接库Packet．dll和Wp-cap．dll等3个模块组成。

（1）网络组包过滤器NPF。它是运行于操作系统内核中的驱动程序，它直接与网卡驱动程序进行交互，获取在网络上传输的原始数据包。该模块提供了抓取数据包以及发送数据包的基本功能，此外还提供了一些高级功能，如数据包过滤系统和检测引擎。

（2）低级动态链接库Pactet．dll。用于在Win32平台上为数据包驱动程序提供一个公共的接口。不同的Windows版本在提供互不相同的接口，而Pactet．dll屏蔽了用户态和内核态之间操纵系统带来的接口差异，提供一个与系统无关的API。Pactet．dll可以执行如获取适配器名称、动态驱动器加载以及获得主机掩码及以太网冲突次数等低级操作。

（3）高级动态链接库Wpcap．dll。它提供了一组功能强大且跨平台的函数，利用这些函数，可以不去关心适配器和操作系统的类型，含有诸如产生过滤器、定义用户级缓冲以及包注入等高级功能。

WinPcap通过“嗅探”传输介质的方式实现包的捕获，归结起来有以下功能：①包截获：包截获是NPF最重要的操作，NPF 位于NDIS中间层，可以直接过滤从网卡中接收到数据包，并原封不动地送往用户层应用程序；②数据包转储：利用NPF提供的数据包转储功能，不需要用户应用程序的介入，在内核层可以直接寻址文件系统，大量减少了系统调用，提高了转储的效率；③包注入：NPF除了可以从网络中截获数据包，还可以往网络发送数据包。而且拥有更高的发送效率，适合应用于网络高速流量测试；④网络监测：WinpPcap提供了内核层的监测模块，不需要把数据包送到应用程序就能实现分类统计，统计数据直接来源于适配器驱动程序，这大大节省了内存和处理器资源。

可见，基于NDIS中间层的WinpPcap，可以截获完整的帧，或者说可以截获所有流过网卡的封包，在此基础上，可以根据帧头和报头分析协议类型，进而可以实现包的过滤。这种涵盖了从内核态到用户态的三层模块包截获工具，正好满足网络半实物仿真对原始数据包的需求，因此，SITL仿真基于WinpPcap 进行网络数据包截获和过滤。

2．2数据包的翻译

SITL模块收到数据包时，无论它是真实数据包还是仿真包，都首先尝试判断包格式和所属的协议，然后调用相应的翻译函数。当匹配到合适的翻译函数，就对该输入包进行翻译并生成仿真包。由于协议通常是按层嵌套的，所以在包的翻译时也是先进行低层协议的检测和翻译，然后递归地调用其他检测／翻译函数对。其数据流图如图2所示。

包格式的判断和翻译主要通过以下函数完成：

·op＿pk＿sitl＿packet＿translation＿init（）：初始化函数，用于载入所有标准的检测／翻译函数对。当编写自定义初始化函数时，需要调用该初始化函数以加载SITL标准的检测／翻译函数对。

·op＿pk＿sitl＿from＿real＿all＿supported（）／＿to＿real＿all＿sup-ported（）：通用的翻译入口函数，作为第一层包翻译的入口点，对不同的SITL节点，这些函数可以不同。然而，就目前来说所有的包在最底层都必须是以太网帧格式。

图2包的检测与翻译

收到输入数据包

调用检测函数

是否已知格式

调用相应翻译函数

是否深层翻译

生成仿真包

进入仿真环境

报错、封装成无格式包

N

N

Y

Y

126 --

第2期

·sitl＿translation＿test（SitlT＿SCDB*scdb＿ptr）：检测函数集，通过检验包中的签名来判断其格式及所属协议。签名是一些数据项的组合，它可以唯一地标识一种报文。检测函数与翻译函数成对出现，每种格式的报文都有一个相应的检测函数。

·op＿pk＿sitl＿test（SitlT＿SCDB*scdb＿ptr）：翻译函数集，把可识别格式的报文翻译成仿真包（或把仿真包翻译成真实包），通常，有两种形式＿from＿real＿*（）和＿to＿real＿*（），表征不同的翻译方向。

·op＿pk＿sitl＿translate＿payload＿from＿real＿to＿sim（）／＿from＿sim＿to＿real（）：数据域翻译函数，嵌套地调用其它检测函数进行数据域部分的检测及翻译。

·op＿pk＿sitl＿register＿translation＿function（）：加载自定义函数，此函数用于SITL的功能扩充，所有用户自定义检测／翻译函数对都必须进行加载后才能使用。

当仿真开始时，SITL调用包转换初始化函数。这个初始化函数首先载入所有包检测／翻译函数对；WinpPcap截获真实数据包并将它传递到SITL网关节点；这时，SITL会调用翻译入口函数来翻译数据包。通常，这个入口函数调用基本包格式的翻译函数，也就是Ethernet格式。每个翻译函数都把数据转换成自己对应的包格式。如果这个协议格式还嵌套有其他格式的报文，翻译函数就调用数据域翻译函数来完成下一层的格式转换，直到完成所设定的最顶层协议的包格式转换。

目前，SITL模块支持的包格式有ethernet＿v2、ip＿dgram＿v4、arp＿v2、tcp＿seg＿v2、ip＿icmp＿echo、udp＿dgram＿v2、rip＿mes-sage2、ospf＿hello＿v2、ospf＿dbase＿desc＿v2、ospf＿ls＿request＿v2、ospf＿ls＿update＿v2及ospf＿ls＿ack＿v2。对于还不能解析的协议，用户需要自定义函数并加载到网关节点。

此外，当SITL工作在real－sim－real模式下时，因为数据包的目的地址在仿真网络以外，仿真网络只负责数据的传输并不产生与真实设备的交互信息，所以为了提高包转换的效率，默认数据包只翻译到IP层。

3网络半实物仿真实验

搭建一个简单的半实物仿真网络，并在实物路由器上观测整个网络的收敛情况和发生故障时的路由重收敛。半实物仿真场景设置为：网络由30个运行RIP协议的虚拟路由器组成，配置两个SITL网关节点，将一个终端机C1、一个路由器R通过以太网卡、SITL网关与R0相连，另一台终端机C2则直接通过SITL网关与R1相连，接口设置如图3所示。

通过实验，我们在C1终端机上观察路由器R的路由表收敛情况，当路由达到完全收敛时，用C1终端ping C2终端并标明包的流向如图3所示，在某一时刻将虚拟路由器R19设置为down，观察到C1到C2路由重收敛后改变部分如图3所示。在整个实验的过程中，通过实物路由器得到的路由表真实可信，收敛时间也与初始设置完全吻合。

此外，还尝试采用实物－仿真－实物模式进行了视频传输。仿真场景将图3中C2终端机换成一个视屏服务器C2和一个本地客户终端机C3，当在服务器C2上播放视频时，我们观察到，终端机C1上可以准确地接收到视频，并且受到了半实物仿真网络的影响，C1比C3上得到的视频略有延时。可见，尽管SITL模块目前并不支持多媒体传输协议的转换，但还是可以成功地进行数据传输，所以，当实物设备不需要同仿真场景交互信息时，这种方式可以用来扩大试验网络的规模，或者进行设备在不同网络负载下的效能测试等等。

4结束语

网络半实物仿真技术可以被用于软硬件的测试、系统性能的整体优化、网络各要素间的关联性研究及培训系统的开发等各个方面，具有十分广阔的应用前景。本文分析了用SITL进行半实物仿真的基本原理及3种实现模式，探讨了SITL采用的关键技术，最后进行了路由收敛及视频传输实验。采用SITL模块进行半实物仿真，可直接通过网卡实现OPNET仿真软件与实物设备的连接，方便、可操作性强，能够快捷地部署路由协议，还具有很强的可拓展性。可见，SITL仿真是在当前大规模网络背景下进行网络研究的一条可行、有效的途径。

参考文献：

［1］张中伟.半实物仿真技术在通信系统中的应用研究［J］.微型机与应用，2007（6）．

［2］段威，任华，柳海峰.基于OPNET的通信网络半实物仿真方法研究［J］.计算机仿真，2007（11）．

［3］王冬海，司瑞彬.网络信息安全模拟仿真评估方案研究［J］.中国电子科学研究院学报，2006（4）．

［4］张筱，林孝康.一种基于OPNET的网络半实物仿真模型［J］.微计算机信息（测控自动化），2007（23）．

［5］胡晓元，史浩山.WinPcap包截获系统的分析及其应用［J］.计算机工程，2005（1）．

（责任编辑：杜能钢）图3SITL

半实物仿真场景设置及故障路由重收敛情况

刘芸，顾晓鸣，匡晓：一种基于OPNET的网络半实物仿真方法研究127

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基于OPNET的IP_QoS仿真

基于OPNET的IP QoS仿真 摘要：网络仿真能够为网络的规划设计提供可靠的定量依据。网络仿真技术能够迅速地建立起现有网络的模型，并能够方便地修改模型并行仿真，这使得网络仿真非常适用于预测网络的性能，回答"WHAT…IF…"这样的问题。本文概要的介绍了网络仿真软件OPNET以及如何进行基于OPNET的IP QoS仿真。 关键词网络仿真、OPNET、IP QOS仿真 WFQ、PQ OPNET-based Simulation of IP QoS Abstract Network simulation for network planning and design can provide a reliable quantitative basis. Network simulation technology can quickly build models of existing networks and can easily modify the model and simulation, which makes network simulation is applied to predict the network performance, the answer "WHAT ... IF ..." this problem. This paper describes the outline of the OPNET network simulation software, and how the IP QoS-based OPNET simulation. Keywords:Network simulation, OPNET, IP QOS simulation ，WFQ，PQ 目录

OPNET网络仿真包交换

一、实验目的 1.学习熟悉使用OPNET仿真软件，实现对网络场景的仿真。学习并掌握包交换有线网络的基本知识。 2.数据包建模。学习并掌握数据包建模的基本方法和技能。 3.有线链路建模。学习并掌握有线链路建模的基本方法和技能。 4.中心交换节点建模 学习并掌握中心交换节点建模的基本方法和技能。包括hub进程建模和包流的连接。 5.周边节点建模 学习并掌握周边节点建模的基本方法和技能，包括： src进程建模； sink进程建模； proc进程建模；包流的连接。 6.网络建模。学习并掌握包交换有线网络建模的基本方法技能。 7.配置参数、运行和调试仿真 学习并掌握收集统计量、配置参数、运行和调试仿真的基本方法和技能。 8.仿真结果分析。学习并掌握仿真结果分析的基本方法和技能。 二、实验过程 专题1：实现包交换 1、定义包格式 （1）从File 菜单列表中选择Packet Format，单击OK 按钮。这时打开包格式编辑器。 （2）单击Create New Field 工具按钮，然后将光标移到编辑窗口中，单击鼠标左键，接着单击右键。这时一个新的包域出现在编辑窗口中。设置包域的属性，定义好的包域名称和大小。 图1.包格式定义 （3）从File 菜单中选择Save，命名包格式。 2、定义链路模型 （1）从File 菜单列表中选择Link Model，打开链路模型编辑器。

（2）找到链路类型支持属性框，设置支持的包格式，除了ptdup 外的链路类型对应的Supported属性设置为no，表明该链路只支持点对点双工连接。 （3）在packet formats 属性右边对应的Initial Value 栏中单击鼠标左键。“Supports All Packet Formats”和“Supports Unformatted Packets”复选框取消，同时将新增加包设置为Support。 图2.链路模型定义 3、创建中心节点 定义节点模型，中心交换节点：四对发信机和收信机（每对收发信机对应一个周边节点），一个中心交换处理进程（按地址转交包）。 （1）从File 菜单列表中选择Node Model，打开节点模型编辑器。 （2）在编辑窗口中放置一个进程模块，四个点对点发信机，和四个点对点收信机。 图3.中心进行模型定义 （3）给每个对象命名，并用包流将每个收信机和发信机和hub 相连。查看包流的连接情况。

OPNET网络仿真入门实例

OPNET网络仿真入门实例 OPNET简介 OPNET最早出自麻省理工学院的两个博士之手，最终得以商业化。OPNET被广泛应用于精确模拟领域，例如网络设备制造领域的企业商Cisco以及运营商AT&T,都采用OPNET来做各种各样的网络环境模拟和调试。在OPNET的各类产品中，Modeler几乎包含其他产品的所有功能，针对不同领域，主要的用途如下：(1)对于企业网的模拟，Modeler 调用自带的已经建好的标准模型组建网络，在某些业务应用达不到事先预想结果或服务质量未及规定要求，比如说网上电子交易过程中交易延迟、数据库服务等业务响应时间慢于正常情况时，Modeler捕捉重要的流量进行分析，从业务、网络、服务器三方面来找出瓶颈。(2)对于比企业网更复杂的运行商(ISP)网络的模拟，Modeler把焦点放在整个业务层、流量的模拟，使得运营商可以有效地查出业务配置中产生的错误，例如网络中的哪些服务器配置不够妥善，让黑客容易攻击，有哪些业务的参数配置不合适等情形。(3)针对研发的需要，Modeler提供了一个开放的环境，使用户能够建立新的协议和配备，并且能够将细节定义并模拟出来。为使读者有一个生动、形象、更明确的理解，我们再进行如下说明解释：Modeler 所能应用的各种领域主要包括三个方面即端到端结构、新的协议开发和优化、网络和业务层配合如何达到最好的性能。举例来说明一下吧，假设我们要将现有的IPv4的网络升级到IPv6的网络，需要确定采用哪种技术方式对转移效果来说比较好，这就属于端到端结构上的应用;新协议的开发，比如说目前流行的3G无线协议的开发，在系统级的仿真中，可以分析一种新的路由或调度算法如果使路由器或交换机达到QoS;在网络和业务之间如何优化方面，可以分析新引进的业务对整个网络的影响、网络对业务的要求，实际应用中网络和业务是对矛盾，通过Modeler模拟来查找网络和业务之间所能达到的最好的指标。 软件的安装 图1

浅析Opnet,Ns2,Matlab网络仿真工具

浅析Opnet，Ns2，Matlab网络仿真工具 【摘要】网络仿真可以有效提高网络规划和设计的可靠性和准确性，明显地降低网络投资风险，减少不必要的投资浪费。本文就常见的三种网络仿真工具（OPNET、NS2及MATLAB），从它们的基本情况及特点进行了分析。 【关键字】网络仿真；OPNET；NS2；MATLAB 引言 随着网络结构和规模越来越复杂化以及网络的应用越来越多样化，单纯地依靠经验进行网络的规划和设计、网络设备的研发以及网络协议的开发，已经不能适应网络的发展，因而急需一种科学的手段来反映和预测网络的性能，网络仿真技术应运而生。网络仿真可以有效提高网络规划和设计的可靠性和准确性，明显地降低网络投资风险，减少不必要的投资浪费。各种网络仿真工具在此背景下应运而生。本文就常见的三种网络仿真工具（OPNET、NS2及MATLAB），从它们的基本情况及特点进行了分析。 基本情况及特点分析 1.OPNET OPNET公司最初只有一种产品OPNET Modeler，到目前已经拥有Modeler、ITGuru、SPGuru、WDMGuru、ODK等一系列产品。 对于网络的设计和管理，一般分为3个阶段：第1阶段为设计阶段，包括网络拓扑结构的设计，协议的设计和配置以及网络中设备的设计和选择；第2阶段为发布阶段，设计出的网络能够具有一定性能，如吞吐率、响应时间等等；第3阶段为实际运营中的故障诊断、排错和升级优化。而OPNET公司的整个产品线正好能面向网络研发的不同阶段，即可以作网络的设计，也可以作为发布网络性能的依据，还可以作为已投入运营的网络的优化和故障诊断工具。OPNET公司也是当前业界智能化网络管理分析解决方案的主要提供商。 OPNET的主要特点： 层次化的网络模型。使用无限嵌套的子网来建立复杂的网络拓扑结构。 简单明了的建模方法。Modeler建模过程分为3个层次：过程（process）层次、节点（Node）层次以及网络（Network）层次。在过程层次模拟单个对象的行为，在节点层次中将其互连成设备，在网络层次中将这些设备互连组成网络。几个不同的网络场景组成“项目”，用以比较不同的设计方案。这也是Modeler建模的重要机制，这种机制有利于项目的管理和分工。

opnet网络仿真--小型星型网络的设计

郑州轻工业学院 Internet网高级技术课程设计任务书 题目opnet网络仿真--小型星型网络的设计 专业学号姓名 主要内容： 设计一个小型星形网络的拓扑结构，然后根据该拓扑结构在opnet 网络仿真平台上模拟仿真出星形网络，并查看其的运行情况。可以适当地增加网络服务和子网，然后对比一下网络的运行情况。分析和总结一下该网络拓扑结构的性能。 基本要求： 在opnet 网络仿真平台上实现下列要求: 配置一个小型的星形网络要求 1. 所有网络设备都与同一台交换机连接；2. 整个网络没有性能瓶颈；3. 要有一定的可扩展余地。 参考文献： 《OPENT网络仿真》陈敏 . 清华大学出版社.2004.4.1 完成期限：2010年7月2日 指导教师签名： 专业负责人签名： 页脚内容1

2010年7 月 2 日 页脚内容2

目录 1.建立网络拓扑结构 (4) 2.收集统计量 (14) 3.保存项目 (15) 4.运行仿真 (15) 5.查看结果 (18) 6.复制场景并扩展网络 (20) 7.再次运行 (22) 8.比较结果 (23) 9.再次复制场景 (25) 10.运行结果分析 (28) 11.总结 (28) 12.参考文献： (28) 页脚内容3

opnet网络仿真—小型星形网络的设计 运行OPNET Modeler网络仿真，配置一个简单的网络 1.建立网络拓扑结构 要创建一个新的网络模型，首先需要创建一个新的项目和一个新的场景。采用开始建立向导（Startup Wizard）来建立一个新的项目和一个新的场景。开始建立向导有以下几个步骤： （1）选择网络拓扑类型。 （2）设定网络的范围和大小。 （3）设定网络背景图。 （4）选择对象模型家族。 开始建立一个场景步骤如下： （1）打开Modeler。 （2）从File菜单中选择New...。 （3）从弹出的下拉菜单中选择Project 并单击OK。 (4)项目和场景选择默认的project1和scenario1 页脚内容4

通信网络仿真

目录 1 绪论 1.1 设计的背景 目前，现代通信网络的仿真，智能化网络规划、优化以及管理成为通信领域的热点问题。OPNET这一网络仿真工具为解决通信网络（包括固定网络、移动网络和卫星网络）仿真和优化以及网络高效的管理提供了整套解决方案，是网络仿真分析领域出类拔萃的软件。 包交换兼有电路交换和报文交换的优点，如包交换比电路交换的线路利用率高、比报文交换的传输时延小交互性好等，使得包交换网络在数据通信领域有着广泛的应用。 国外，网络仿真方面的研究已有二十多年的历史，覆盖各个领域。而国内数据通信网络仿真起步较晚，但近几年发展迅猛。 在包交换网络仿真方面，利用OPNET Modeler平台进行的仿真测试对包交换网络性能的进一步提高起到显著的作用。 在复杂多样的SME网络应用方面，相关研究缺乏，既使是已解决的部分技术项目，仍有进一步深入研究的必要。因而，研究包交换网络中OPNET的仿真应用是一个富有挑战性的课题。 1.2 设计的目的及意义 本课程设计主要研究SME包交换网络中OPNET的仿真应用，即借助OPNET仿真平台来研究包交换网络的性能。 本文中将主要解决如何使用现代化网络仿真工具进行SME包交换网络的性能分析，并在分析的基础处，能找出现有网络存在的不足，从而设计出更适合SME包交换网络的方案。 在学习通信网的基础上，学习通信网仿真方面的专业软件，对进一步掌握通信网络的性能有实践意义。掌握使用OPNET软件对以后的毕业设计及毕业后从事网络设计领域的工作有很大的帮助。 1.3 设计的基本思路及文章组织 本文在OPNET网络仿真平台上，首先对一个简单的SME包交换网络进行性能分析，然后对现有的网络进行升级扩展、引入新业务并进行可行性分析。在此基础上提出适合SME包交换网络的设计方案。

基于OPNET的拓扑结构的建模与仿真

基于OPENNET的拓扑结构的建模与仿真 一、实验目的 opnet的拓扑结构的建模与仿真 二、实验要求 1.采用opnet构建网络拓扑 2.采用opnet分析网络的性能 3.设备及材料 操作系统：Windows 2003/XP主机 网络模拟器：OPNET 三、实验内容 3.1概述 1）版本：OPNET 14.0 2）OPNET i）OPNET历史和现状 NET公司起源于MIT（麻省理工学院），成立于1986年。1987年OPNET公司发布了其第一个商业化的网络性能仿真软件，提供了具有重要意义的网络性能优化工具，使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。 对于网络的设计和管理，一般分为3个阶段： 第1阶段为设计阶段：包括网络拓扑结构的设计，协议的设计和配置以及网络中设备的设计和选择； 第2阶段为发布阶段：设计出的网络能够具有一定性能，如吞吐率、响应时 间等等。 第3阶段为实际运营中的故障诊断、排错和升级优化。 OPNET公司的整个产品线正好能面向网络研发的不同阶段，即可以作网络的设计，也可以作为发布网络性能的依据，还可以作为已投入运营的网络的优化和故障诊断工具。OPNET公司也是当前业界智能化网络管理分析解决方案的主要提

供商。 ii) OPNET Modeler介绍 Modeler主要面向研发，其宗旨是为了―Accelerating Network R&D（加速网络研发）。Modeler的主要特征： 次化的网络模型。使用无限嵌套的子网来建立复杂的网络拓扑结构。 简单明了的建模方法。Modeler建模过程分为3个层次：进程（process）层次、节点（Node）层次以及网络（Network）层次。在进程层次模拟单个对象的行为，在节点层次中将其互连成设备，在网络层次中将这些设备互连组成网络。几个不同的网络场景组成―项目‖，用以比较不同的设计方案。这也是Modeler建模的重要机制，这种机制有利于项目的管理和分工。 有限状态机。在进程层次使用有限状态机来对协议和其他进程进行建模。在有限状态机的状态和转移条件中使用C/C++语言对任何进程进行模拟。用户可以随心所欲地控制仿真的详细程度。有限状态机加上标准的C/C++以及OPNET本身提供的400多个库函数构成了Modeler编程的核心。OPNET称这个集合为Proto C 语言。 对协议编程的全面支持。支持400多个库函数以及书写风格简洁的协议模型。OPNET已经提供了众多协议，因此对于很多协议，无需进行额外的编程。 系统的完全开放性。Modeler中源码全部开放，用户可以根据自己的需要对源码进行添加和修改。 高效的仿真引擎。使用Modeler进行开发的仿真平台，使仿真的效率相当高。 集成的分析工具。Modeler仿真结果的显示界面十分友好，可以轻松刻 画和分析各种类型的曲线，也可将曲线数据导出到电子表格中。 动画。Modeler可以在仿真中或仿真后显示模型行为的动画，使得仿真平台具有很好的演示效果。 集成调试器。快速地验证仿真或发现仿真中存在的问题，OPNET本身有自己的调试工具——OPNET Debugger（ODB）。 源代码调试。方便地调试由OPNET生成的C/C++源代码。

Opnet第一个例子 Opnet网络仿真软件的使用

Opnet网络仿真软件的使用 1实验题目 Opnet网络仿真软件的使用 2实验目的和要求 1)采用Opnet构建网络拓扑 2)采用Opnet分析网络的性能 3实验设备及材料 操作系统：Windows 2003/XP主机 网络模拟器：OPNET 4实验内容 4.1 OPNET概述 1) 软件版本：OPNET 14.0 2) OPNET介绍 i) OPNET历史和现状 OPNET公司起源于MIT（麻省理工学院），成立于1986年。1987年OPNET 公司发布了其第一个商业化的网络性能仿真软件，提供了具有重要意义的网络性能优化工具，使得具有预测性的网络性能管理和仿真成为可能。 对于网络的设计和管理，一般分为3个阶段： 第1阶段为设计阶段：包括网络拓扑结构的设计，协议的设计和配置以及网络中设备的设计和选择； 第2阶段为发布阶段：设计出的网络能够具有一定性能，如吞吐率、响应时

间等等； 第3阶段为实际运营中的故障诊断、排错和升级优化。 OPNET公司的整个产品线正好能面向网络研发的不同阶段，即可以作网络的设计，也可以作为发布网络性能的依据，还可以作为已投入运营的网络的优化和故障诊断工具。OPNET公司也是当前业界智能化网络管理分析解决方案的主要提供商。 ii) OPNET Modeler介绍 Modeler主要面向研发，其宗旨是为了“Accelerating Network R&D（加速网络研发）。 Modeler的主要特征： ●层次化的网络模型。使用无限嵌套的子网来建立复杂的网络拓扑结构。 ●简单明了的建模方法。Modeler建模过程分为3个层次：进程（process） 层次、节点（Node）层次以及网络（Network）层次。在进程层次模拟 单个对象的行为，在节点层次中将其互连成设备，在网络层次中将这些 设备互连组成网络。几个不同的网络场景组成“项目”，用以比较不同的 设计方案。这也是Modeler建模的重要机制，这种机制有利于项目的管 理和分工。 ●有限状态机。在进程层次使用有限状态机来对协议和其他进程进行建模。 在有限状态机的状态和转移条件中使用C/C++语言对任何进程进行模 拟。用户可以随心所欲地控制仿真的详细程度。有限状态机加上标准的 C/C++以及OPNET本身提供的400多个库函数构成了Modeler编程的核 心。OPNET称这个集合为Proto C语言。 ●对协议编程的全面支持。支持400多个库函数以及书写风格简洁的协议 模型。OPNET已经提供了众多协议，因此对于很多协议，无需进行额外 的编程。 ●系统的完全开放性。Modeler中源码全部开放，用户可以根据自己的需 要对源码进行添加和修改。 ●高效的仿真引擎。使用Modeler进行开发的仿真平台，使仿真的效率相 当高。 ●集成的分析工具。Modeler仿真结果的显示界面十分友好，可以轻松刻

计算机网络基于opnet课程设计网络仿真

计算机网络 课程设计（学年论文）说明书 课题名称：计算机网络课程设计 学生学号： 0904030228 专业班级：09电信 02班

计算机网络课程设计任务书 (适用专业:电气信息学院09级电信专业) 一、设计目的： 1.OPNET软件OPNET IT Guru Academic Edition的下载安装。 2.学会用软件创建项目、模块；学会查看、分析和比较模拟仿真实验的统计结果。 二、设计要求： 1.根据设计题目要求完成设计。 2.完成设计报告，报告要求包括以下内容：设计任务书、题目、摘要（中英文）、正文、参 考文献。 3.正文内容包括：设计思路、设计过程、调试过程、仿真结果和设计结论。 三、设计题目： 1.基础设计： (1)测试共享式以太网的性能 (2)集线器和交换机构建LAN的性能比较测试 (3)路由协议 (4)帧中继网络的性能 (5)排队策略对Qos的影响 (6)TCP吞吐率 (7)TCP差错控制 (8)TCP与UDP反应时间比 2.综合设计： (1)某个小公司现有职员10人，每个职员的计算机采用100 Mb/s集线器(HUB)的方式连接到一台服务器上。请你采用仿真软件OPNET，对于以上的具体环境(自己选定集线器和服务器的型号)，进行网络性能的仿真，给出网络的信道利用率、吞吐量、传输时延、排队延迟(queuing delay)等参数的仿真曲线，并对结果进行分析。 (2)如果公司的用户数增加到30人，网络改用交换机的方式连接，可自主增加网络模块，请分析相同的性能参数的仿真曲线，并对结果进行分析。

课程设计（学年论文）摘要（中文）： 网络仿真是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定网络特性参数的技术。OPNET 仿真模型库为客户提供了一系列的仿真模型。在这些仿真模型的基础上，实现对网络的仿真。OPNET是一个网络仿真技术软件包，它能够准确地分析复杂网络的性能和行为，在网络模型中的任意位置都可以插入标准的或用户指定的探头，以采集数据和进行统计。通过探头得到的仿真输出可以以图形化显示、数字方式观察、或者输出到第三方的软件包去。本设计是在opnet 的基础上对网络进行的一系列仿真来研究网络的各项参数。 关键词：OPNET 网络仿真 课程设计（学年文）摘要（英文）： Network simulation is a use of mathematical modeling and the method of statistical analysis simulation network behavior, and get a particular network characteristic parameters of the technology. OPNET simulation model for the customer provide a library of simulation model. On the basis of the simulation model, and to realize the network simulation. OPNET is a network simulation technology packages, it can accurately analyse complex network performance and behavior, in the network model of arbitrary position can be inserted into the standard o r user specifies the probe to collecting data and statistics. Through the probe of the simulation output can get to the graphic display, digital way observation, or output to the third party software package. This design is in On the base of the network opnet a series of simulation to study the parameters of the network. Keywords: OPNET network simulation 5

OPNet仿真实验报告(网络仿真课程)

南京理工大学计算机学院OPNET仿真实验报告 课程名称：<<网络仿真技术>> 班级：网工二班 学号：913106840414 姓名：陈子州 指导教师：濮存来

1.OPNET仿真过程 1.1 建立网络拓扑结构 要创建一个新的网络模型，首先需要创建一个新的项目（Project）和一个新的场景（Scenarios）。 首先创建30台PC机的场景:1_first_30。 (1) 打开OPNET Modeler 10.0。 (2) 从File 菜单中选择New...。 (3)从弹出的下拉菜单中选择Project 并单击OK 按钮。 (4)将项目命名为1_sim_network，场景命名为1_first_30。 (5)单击OK 按钮。 按照向导创建网络拓扑图。 首先选择一个空的项目Create Empty Scenarios，然后选择办公网络Office，然后确定网络的大小100m×100m，然后选择OPNET自带的对象模型家族种类，将Sm_Int_Model_List设为Yes，最后确认场景，单击OK。 (6)使用快速拓扑配置，一次性创建规则的拓扑结构，从Topology 菜单中选择Rapid Configuration。 (7)从配置下拉列表中选择Star，单击OK。之后为该星形拓扑网络指定节点模型和链路模型。即Center Node Model设为3Com公司的交换机3C_SSII_1100_3300_4s_ae52_e48_ge3；Periphery Node Model 设为Sm_Int_wkstn；Link Model设为10BaseT，其中数量设为30。再合理设置位置和半径，单击OK。 这样项目编辑窗口中会出现包含有一台交换机和30台PC结点的网络拓扑图。 下面对上述该星形网络拓扑结构进行扩展。 (8)添加服务器。打开对象面板，找到Sm_Int_server 对象，并将它放置在工作空间中。单击右键，结束节点放置。 接下来，需要连接服务器和星型网络： (9)在对象模板中找到10BaseT 链路对象。在服务器上单击鼠标左键，移动光标，再单击星型网络的中心节点。这时出现连接两个节点对象的链路。单击鼠标右键结束链路创建。 最后需要为网络配置业务，包括应用定义(Application definition)和业务规格定义(Profile definition)。 (10)在对象模板中找到Sm_Application_Config 对象并将其放置在工作空间中。单击右键，光标重新移到对象模板中，单击 Sm_Profile_Config，并将其放置在工作空间中，单击右键。模板中应

(完整word版)包交换--OPNET网络仿真

重庆邮电大学研究生堂下考试答卷 2015-2016学年第1 学期 考试科目通信系统与网络仿真 姓名 年级 学号 专业通信与信息工程 2015 年12 月10 日

OPNET包交换有线网络建模与仿真实现 一﹑实验目的 1. 学习并掌握包交换网络的基本结构。 2.学习并掌握构建拥有子网的包交换网络。 3. 学习并掌握包交换网络外围节点及中心节点的建模方法。 4. 学习并理解外围节点及中心节点中进程的含义。 5. 学习并掌握链路的建模方法 6. 学习并掌握数据包的格式 7. 学习并掌握配置参数﹑收集统计量﹑运行和调试程序﹑并分析结果的能力。 二﹑实验过程 1.创建一个基本包交换网络 1.1创建新的包格式 在新建中创建一个数据包模块，定义名字为dest_address,大小为2。 1.2 创建链路模型 打开包格式编辑器，选择全双工方式，在链路转发包格式中选择自定义的包数据速率选择9600，取消链路的纠错功能，选择链路无干扰模式并选择 计算点对点的传输时延。 1.3 创建中心交换节点模型 创建节点交换模型需要定义节点模型和进程模型两步 1.3.1定义节点模型 中心交换节点模型由4对收/发信机以及一个中心处理机组成，然后使用数据包流连接相应的模块，为每个收发信机设置与链路相同的数据速 率9600，并选择自定义的数据包。 1.3.2 定义进程模型 中心节点进程模块将接收到的包按照目的地址转交给正确的发信机，然后通过发信机将包发送目的节点，中心节点进程模块通过包流与发信机和收信机相连，因为每个包到达都出发中心节点进程的一次中断，中心节点进程接收到中断后从休眠

状态激活执行代码处理包 （1）单击创建状态按钮，然后将光标移到编辑窗口中，单击鼠标左键，放置一个状态，然后单击鼠标右键，命名该状态为idle。 （2）建立状态转移： (3)在转移线上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Edit Attributes，然后将转移的 condition 属性改为PK_ARRVL，并且将executive 属性改为route_pk()。 (4)接下来你需要定义PK_ARRVL 条件的宏 单击编辑头块按钮,输入定义宏PK_ARRVL 的代码 （5）为idle 状态创建一个指向自身的转移线。 （6）在转移线上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Edit Attributes，然后将转移的condition 属性改为default，右击鼠标关闭对话框 （7）接下来你需要编写条件执行代码route_pk(),单击编辑函数块按钮 (8)更改进程的属性：从Interfaces 菜单中选择Process Interfaces,把begsim intrpt 属性的初识值改为enabled。 接下来，你需要编译模块： （9）单击编译进程模型按钮。 (10)需要将编译好的进程模型指定给节点模型： 从Windows 下拉菜单中选择Node Editors，然后找到_pksw_hub。 这时节点模型编辑器被激活,在hub 进程上单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择Edit Attributes，将process model的属性值改为pksw_hub_proc,保存节点模型 1.4 创建外围节点 1.4.1定义外围节点模型 当周边节点生成一个包时，它必须给这个包指定一个目的地址，然后将它发 往中心节点。如果周边节点接收到一个包时，它必须计算该包的端对端延时。因此周边节点必须包括一个业务生成模块、一个进程模块和一对点对点收发信机来完成这些任务。

基于OPNET的网络仿真及分析

摘要 摘要 在计算机和通信网络系统结构的设计和测试过程中，常常要进行大量的仿真分析，OPNET软件是一种基于离散事件的商业仿真软件，它可以方便的进行网络规划设计和相关协议的开发。鉴于此，我们详细的描述了OPNET的仿真机制和仿真流程。 TCP/IP协议栈是当今互联网中广泛使用的协议栈。作为传输层协议，与UDP 协议不同，TCP可以在不可靠的网络环境中提供端到端的可靠传输。目前存在多个TCP版本，不同TCP版本中因其实现算法不同，在性能上有不同的表现。 本论文首先利用OPNET软件，仿真一个小型局域网的扩展，来展示OPNET 仿真软件在网络规划中的应用。然后详细描述了Tahoe、Reno、New Reno和SACK 四个版本的TCP协议中的拥塞控制算法。在此基础上，利用OPNET 软件仿真了以上四个版本的TCP在不同网络环境下的性能，并对仿真结果进行了比较和分析。 关键字：OPNET仿真TCP协议拥塞控制

ABSTRACT ABSTRACT During the process of designing and testing on the computer and communication network system, we often need a lot of simulations. OPNET Modeler is a discrete event_based commercial simulation software, which can be convenient for planning and design of network and development of related agreements. So we describe the simulation mechanism and simulation flow in detail. TCP/IP protocol stack is a widely used Internet protocol stack currently. As a transport layer protocol, TCP is different from UDP protocol. It can provide reliable end to end transmission in an unreliable network environment. Now, there are multiple TCP versions, and their performance is different with the different realization algorithm. In this paper, firstly we simulate an extension to a small local area network with OPNET Modeler for showing the application of OPNET Modeler in the networking planning. Then we particularly describe the congestion control algorithm in these four versions of TCP protocol, Tahoe, Reno, New Reno and SACK. Based on the study above, we simulate the performance of the four versions of TCP in different network environment with OPNET Modeler, then compare and analyze the result. Keywords: OPNET simulation TCP protocol congestion control

OPNET网络仿真软件使用实例

OPNET网络仿真软件使用实例 一﹑仿真案例： 1．某个小公司现有职员10人，每个职员的计算机采用100 Mb/s集线器(HUB)的方式连接到一台服务器上。请你采用指定的仿真软件(推荐使用OPNET或者ns2)，对于以上的具体环境(自己选定集线器和服务器的型号)，进行网络性能的仿真，给出网络的信道利用率、吞吐量、传输时延、排队延迟(queuing delay)等参数的仿真曲线，并对结果进行分析。 2．如果公司的用户数增加到50人，网络改用交换机的方式连接，并且增加二﹑仿真过程 1．仿真模型的建立 案例1的仿真模型如图一所示。图中的node0至node9表示10个职员的计算机终端，LAN中的集线器(HUB)采用了ethernet16_hub；终端节点通过100_BASE_T 的双绞线与HUB连接。Server是LAN中的服务器。Application Config描述了LAN 中存在的服务应用的类型，Profile Config定义了客户机可以使用的服务类型，服务类型均定义为三种：Database，E－mail和FTP。 图一案例1的仿真模型 案例2的仿真模型如图二所示。图中的node0至node49表示了50个职员的计算

机终端，Switch是LAN中的交换机，选的类型是ethernet64_switch，它能连接64个终端，终端节点也是通过100_BASE_T的双绞线与Switch连接。WLAN_Router 作为无线接入点，在模型中有三个WLAN_Wkstn。Server﹑Application Config 和Profile Config的服务类型与案例1相同，这样便于图形的比较分析。 图二案例2的仿真模型 2．模型的仿真及仿真结果 如上建立仿真模型后，分别对案例1和案例2进行仿真，得到了网络的信道利用率，吞吐量，传输时延和队列大小等参数的仿真曲线。下面是对案例1和案例2参数曲线的比较与分析（图中的蓝线代表模型一的参数曲线，红线代表模型二的参数曲线）。 1）信道利用率比较图

基于OPNET的网络仿真

基于OPNET的计算机通信网建模研究 刘慧娟 （陕西理工学院物理与电信工程学院通信1101班，陕西汉中723003） 指导教师：王战备 [摘要]计算机通信网涉及通信与计算机两个领域，计算机与通信的结合是计算机通信网产生的主要条件,基于计算机平台,借助于相关的网络仿真工具软件,可以大大减化网络规划设计的复杂度,降低了网络开发的周期和成本。本次课程设计以典型的网络仿真工具软件Opnet14.5版本为基础,基于该软件环境建立一个计算机通信网络模型,设置相应地网络设备参数,仿真验证不同参数环境下网络性能变化,进一步验证仿真软件环境下实现计算机通信网建模与性能分析的可行性. [关键词]opnet;仿真;网络建模;分析

Modeling and simulation of communication engineering based on OPNET Liu Huijuan (Grade1101,Class1,Major of Communication Engineering，School of Physics and telecommunication Engineering of Shannxi University of Technology, Hanzhong 723003,China) Tutor: Wang zhanbei [Abstract] Computer communication network involved in communication and computer two fields, the combination of computer and communication is the main conditions of production of computer communication network, based on computer platform, with the help of the relevant network simulation tools software, can greatly reduce the complexity of the network planning and design, reduces the network development cycle and cost. The curriculum design in a typical network simulation tools software Opnet14.5 version as the foundation, based on the software environment to establish a computer communication network model, set up corresponding network equipment parameters, the simulation verification network performance under different parameters of environment change, further verify the simulation software environment to realize the feasibility of computer communication network modeling and performance analysis. [key words] opnet. The simulation; Network modeling; Analysis of the