Nghiên Cứu Công Cụ Mô Phỏng NS-2 Tại Trường Đại Học Quảng Nam

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu công cụ mô phỏng ns 2, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Sonexay Keobouapha
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Thị Thanh Bình
• Trường học: Trường Đại Học Quảng Nam
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Cụ Mô Phỏng NS-2
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Quảng Nam

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG NS-2
• 1.1. GIỚI THIỆU CÔNG CỤ NS-2
• 1.2. KIẾN TRÚC CỦA CÔNG CỤ NS-2
• 1.3. Các đặc tính của NS-2
• 1.4. ĐẶC ĐIỂM CỦA NS-2
• 2. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC BƯỚC CƠ BẢN MÔ PHỎNG KỊCH BẢN VÀ PHẦN MỀM KẾT HỢP VỚI CÔNG CỤ NS-2
• 2.1. CÁC BƯỚC CƠ BẢN MÔ PHỎNG KỊCH BẢN TRONG CÔNG CỤ NS-2
• 2.2. Khởi tạo và kết thúc
• 2.3. Định nghĩa các nút và mạng liên kết
• 3. CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG VỚI NS-2
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Công Cụ Mô Phỏng NS 2 Tại Trường Đại Học Quảng Nam

Nghiên cứu công cụ mô phỏng NS-2 tại Trường Đại Học Quảng Nam mang lại cái nhìn sâu sắc về khả năng mô phỏng mạng. NS-2 là một phần mềm mã nguồn mở, được phát triển để hỗ trợ nghiên cứu và phát triển các giao thức mạng. Việc áp dụng NS-2 giúp sinh viên và giảng viên có thể thực hiện các mô phỏng phức tạp, từ đó nâng cao chất lượng nghiên cứu và giảng dạy trong lĩnh vực công nghệ thông tin.

1.1. Giới thiệu về công cụ mô phỏng NS 2

NS-2 (Network Simulator Version 2) là phần mềm mô phỏng mạng điều khiển sự kiện riêng rẽ, được phát triển tại Đại học California, Berkeley. Công cụ này hỗ trợ mô phỏng các giao thức mạng phức tạp, giúp người dùng dễ dàng kiểm tra và đánh giá hiệu suất của các giao thức trước khi triển khai thực tế.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng NS 2 trong nghiên cứu

Việc sử dụng NS-2 mang lại nhiều lợi ích như khả năng mô phỏng các mạng lớn, kiểm tra tính ổn định của giao thức, và đánh giá các giao thức mới. Điều này giúp sinh viên và giảng viên có thể thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về mạng và công nghệ thông tin.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên Cứu Công Cụ Mô Phỏng NS 2

Mặc dù NS-2 là một công cụ mạnh mẽ, nhưng việc sử dụng nó cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ phức tạp trong việc thiết lập mô hình, yêu cầu kiến thức lập trình, và khả năng tương tác với các phần mềm khác là những khó khăn mà người dùng thường gặp phải.

2.1. Độ phức tạp trong việc thiết lập mô hình

Việc thiết lập mô hình trong NS-2 yêu cầu người dùng phải có kiến thức vững về mạng và lập trình. Điều này có thể gây khó khăn cho những người mới bắt đầu, đặc biệt là sinh viên chưa có nhiều kinh nghiệm.

2.2. Khả năng tương tác với các phần mềm khác

NS-2 cần phải tương tác với nhiều phần mềm khác để phân tích và hiển thị kết quả mô phỏng. Việc này đôi khi gây khó khăn trong việc tích hợp và sử dụng đồng bộ các công cụ khác nhau.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Công Cụ Mô Phỏng NS 2 Hiệu Quả

Để nghiên cứu công cụ mô phỏng NS-2 một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học kết hợp với thực nghiệm. Việc này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về công cụ mà còn nâng cao kỹ năng thực hành cho sinh viên.

3.1. Nghiên cứu lý thuyết về NS 2

Nghiên cứu lý thuyết về NS-2 bao gồm việc tìm hiểu các khái niệm cơ bản, kiến trúc của công cụ, và các giao thức mạng mà NS-2 hỗ trợ. Điều này giúp người dùng có nền tảng vững chắc trước khi thực hiện mô phỏng.

3.2. Thực hiện mô phỏng thực nghiệm

Thực hiện mô phỏng thực nghiệm với NS-2 cho phép người dùng áp dụng lý thuyết vào thực tế. Việc này giúp kiểm tra và đánh giá hiệu suất của các giao thức mạng trong các tình huống khác nhau.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Công Cụ Mô Phỏng NS 2

Công cụ mô phỏng NS-2 không chỉ được sử dụng trong nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong giảng dạy và phát triển công nghệ thông tin. Việc áp dụng NS-2 giúp sinh viên có cái nhìn thực tế hơn về các vấn đề trong mạng.

4.1. Ứng dụng trong giảng dạy

NS-2 được sử dụng như một công cụ giảng dạy hiệu quả trong các khóa học về mạng. Sinh viên có thể thực hành mô phỏng và phân tích các giao thức mạng, từ đó nâng cao khả năng tư duy và giải quyết vấn đề.

4.2. Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

Nhiều nghiên cứu khoa học đã sử dụng NS-2 để mô phỏng và phân tích các giao thức mạng mới. Điều này giúp các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra và đánh giá hiệu suất của các giải pháp trước khi triển khai thực tế.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu Công Cụ Mô Phỏng NS 2

Nghiên cứu công cụ mô phỏng NS-2 tại Trường Đại Học Quảng Nam đã mở ra nhiều cơ hội cho sinh viên và giảng viên trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ mới.

5.1. Tương lai của nghiên cứu NS 2

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin, nghiên cứu về NS-2 sẽ tiếp tục được mở rộng. Các phiên bản mới của NS-2 có thể sẽ được phát triển để hỗ trợ nhiều giao thức và công nghệ mới.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần khuyến khích sinh viên và giảng viên tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của NS-2. Việc này không chỉ giúp nâng cao chất lượng nghiên cứu mà còn đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghệ thông tin.

Trích đoạn nội dung tài liệu

UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ---------- SONEXAY KEOBOUAPHA NGHIÊN CỨU CÔNG CỤ MÔ PHỎNG NS-2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 5 năm 2018 UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ---------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÔNG CỤ MÔ PHỎNG NS-2 Sinh viên thực hiện SONEXAY KEOBOUAPHA MSSV: 2114011018 CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHÓA 2014– 2018 Cán bộ hướng dẫn ThS. LÊ THỊ THANH BÌNH Quảng Nam, tháng 5 năm 2018 LỜI CẢM ƠN Được sự phân công của khoa công nghệ thông tin, Trường Đại Học Quảng Nam, và được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn ThS. Lê Thị Thanh Bình em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công cụ mô phỏng NS-2 ” . Để hoàn thành khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trong khoa đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và rèn luyện ở trường đại học Quảng Nam. Xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn ThS. Lê Thị Thanh Bình đã tận tình, chu đáo hướng dẫn em thực hiện khóa luận này. Mặc dù có nhiều cố gắng thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất nhưng do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Tôi rất mong được sự góp ý của quý thầy cô giáo và các bạn để khóa luận hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn. MỤC LỤC PHẦN 1. Lý do chọn đề tài . Mục tiêu của đề tài . Đối tượng và phạm vi nghiên cứu . Phương pháp nghiên cứu . Đóng góp của đề tài.Cấu trúc đề tài . 1 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG VỚI NS-2 . 2 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU . 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG NS-2 . GIỚI THIỆU CÔNG CỤ NS-2 . KIẾN TRÚC CỦA CÔNG CỤ NS-2 . Các đặc tính của NS-2 . ĐẶC ĐIỂM CỦA NS-2. 9 CHƯƠNG II . 11 GIỚI THIỆU CÁC BƯỚC CƠ BẢN MÔ PHỎNG KỊCH BẢN VÀ PHẦN MỀM KẾT HỢP VỚI CÔNG CỤ NS-2 . CÁC BƯỚC CƠ BẢN MÔ PHỎNG KỊCH BẢN TRONG CÔNG CỤ NS-2 11 2. Khởi tạo và kết thúc . Định nghĩa các nút và mạng liên kết . Khởi tạo Node . Khởi tạo Link . Khởi tạo Network Agents . Các dịch vụ cơ bản trong Internet . CÁC PHẦN MỀM KẾT HỢP VỚI CÔNG CỤ NS-2. Trace Data Analyzers . 29 CHƯƠNG III . 39 MÔ PHỎNG VỚI NS-2. CÀI ĐẶT CÔNG CỤ NS-2. CHẠY MỘT CHƯƠNG TRÌNH NS-2. Mục đích mô phỏng . kết quả mô phỏng . TÀI LIỆU THAM KHẢO . 54 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng việt CBR Constant Bit Rate Tốc độ bit cổ định CBQ Class Based Queucing Hàng đợi đựa trên lớp FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tập tin HBT High Priority Best effort Traffic Lưu lượng nỗ lực tối đa có độ ưu tiên cao nhất HTTP Hypertext Transfer Protocol Giáo thức truyền tải siêu văn bản ID Identifier Mã nhận dạng IEEE Institute of Electrical and Viện kỹ thuật điện điện tử Electronic Engineers IP Internet Protocol Giáo thức Internet LAN Local Area Network Mạng cức bộ MAC Media Access Control Điều khiển truy cập đường truyền MMS MPLS Network Simulation Mô phỏng mạng MPLS MPLS Multicast-Protocol Label Chuyển mạch nhân giaothức Switching NAM Network Animator Mịnh họa mạng NFS Network Filesystems Các tập tin hệ thống mạng NS Network Simulator Mô phỏng mạng OSPF Open shortest Path First Đường dẫn ngắn nhất mở đầu tiền RED Random Early Detection Hàng đợi dò sớm ngẫu nhiên RT Realtime Traffic Lưu lượng thời gian thực SBT Simple Best Effort Traffic Lưu lượng nỗ lực tối đa đơn gian SPF shortest Path First Đường dẫn ngắn nhất đầu tiền ST Singnaling Traffic Lưu lượng tin hiệu TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TTL Time-To-Live Thời gian tồn tại UDP User Datagram Protocol Giao thức gói người dùng VBR Variable Bit Rate Tốc độ bit thay đổi được WAN wide Area Network Mạng diện rộng WLAN Wireless Local Area Network Mạng cực bộ không dây WWW World Wide Web Môi trường internets DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Tổng quan về NS-2 dưới góc độ người dụng .2: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS.3: Kiến trúc của NS-2 .4: C++ và OTcl sự đối ngẫu .5: TclCL hoạt động như liên kết giữa A và B .1: sự liên kết các đối tượng cơ bản trong NS .2: Node unicast và node multicast .4: Chèn đối tượng trace .5: Giao diện đồ họa Nam .6: Cửa sổ Nam console .7: Cửa sổ minh họa Nam .8: Cấu trúc lien kết của 5 node mạng .9: mô hình ví dụ được diễn trong xgraph .1: Lệnh Code trong Terminal để cài đặt công cụ biên dịch .2: Cách Fix bug từ CC=@cc@ trở thành CC=gcc-4.3: Cách cài đặt NS2 trong thư mục ns-allinone-2.4: Thiết lập biến môi trường .5: Cài đặt thành công.6: Mô hình mạng sử dụng giao thức TCP, TCP Reno, TCP Vegas .7: Kết quả mô hình chương trình đang hoạt động .8: Kết quả thông tin Simulation .9: Kết quả mô hình trong GRAPH . Lý do chọn đề tài Hiện nay, các hệ thống mạng ngày càng phức tạp, đòi hỏi phải đáp ứng được với nhiều loại dịch vụ khác nhau, với tốc độ dịch vụ khác nhau, lưu lượng các gói tin trên đường truyền không ngừng tăng lên, nhiều lúc dẫn đến tắc nghẽn. Vì vậy, việc sử dụng các phương pháp giải thích ngày càng trở nên phức tạp trong tính toán các đối tượng ngẫu nhiên, đồng thời khó có những mô hình thực tế để do thử nghiệm nên việc sử dụng các hệ thống mô phỏng máy tính trở nên thuận lợi hơn nhiều. Phương pháp mô phỏng là sử dụng chương trình phần mềm xây dựng các đối tượng trong mạng dựa trên Topology mạng đã được thiết kế. Thiết lập bảng hoạt động cho từng node mạng, thiết lập các thông số đường truyền, thời gian truyền. Hiện tại có rất nhiều phần mềm mô phỏng, một trong số đó là NS2, là một sản phẩm phần mềm lớn, chuyên dụng cho việc mô phỏng mạng trước thực tế này, được sự định hướng và chỉ dẫn của ThS. Lê Thị Thanh Bình, em đã chọn đề tài: “ Nghiên cứu công cụ mô phỏng NS-2 ” để làm khóa luận tốt nghiệp. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu về công cụ NS-2 - Nghiên cứu phần mềm kết hợp với NS-2 - Thực hiện mô phỏng với NS-2 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đề tài tập trung nghiên cứu về công cụ NS-2 và ứng dụng của nó. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết NS-2. - Mô phỏng thực nghiệm. Đóng góp của đề tài - Đề tài trình bày cách thức cài đặt NS-2 trên Ubuntu và chạy các ví dụ .tcl trên nền NS-2 1.Cấu trúc đề tài Đề tài gồm có ba chương như sau : 1 Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG NS-2 Chương II: GIỚI THIỆU CÁC BƯỚC CƠ BẢN MÔ PHỎNG KỊCH BẢN VÀ PHẦN MỀM KẾT HỢP VỚI NS-2 Chương III: MÔ PHỎNG VỚI NS-2 2 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG NS-2 1. GIỚI THIỆU CÔNG CỤ NS-2 NS-2 (Network simulator Version 2) là phần mềm mô phỏng mạng điều khiển sự kiện riêng rẽ hướng đối tượng, được phát triển tại đại học California tại Berkely, được viết bằng ngôn ngữ C++ và Otcl. Được sử dụng rất phổ biến trong các nghiên cứu khoa học về mạng (rất hữu ích cho việc mô phỏng mạng WAN và mạng LAN). Bốn lợi ích lớn nhất của NS-2 phải kể đến là: - Khả năng kiểm tra tính ổn định của các giao thức mạng đang tồn tại. - Khả năng đánh giá các giao thức mạng mới trước khi đưa vào sử dụng. - Khả năng thực thi những mô hình mạng lớn mà gần như ta không thể thực thi được trong thực tế. - Khả năng mô phỏng nhiều loại mạng khác nhau Mục đích của NS-2 là tạo ra một môi trường giả lập cho việc nghiên cứu, kiểm tra, thiết kế các giao thức, các kiến trúc mới, so sánh các giao thức và tạo ra các mô hình mạng phức tạp. Phiên bản thứ nhất của NS được phát triển vào năm 1995 và phiên bản thứ hai ra đời năm 1996. NS-2 là phần mềm mã nguồn mở có thể chạy được trong môi trường Linux và Window. KIẾN TRÚC CỦA CÔNG CỤ NS-2 NS là một phần mềm hướng đối tượng sử dụng hai ngôn ngữ C++ và OTcl. Phần dữ liệu và phần điều khiển được tách biệt. - C++ cho phần dữ liệu: Xử lý mỗi gói tin, thực thi nhanh chóng, chi tiết hóa, bổ sung đầy đủ cho việc điều khiển, các thuật toán đối với bộ dữ liệu lớn. - OTcl cho phần điều khiển : + Mô phỏng các cấu hình cho kịch bản + Thực thi nhanh chóng ,dễ dàng cấu hình lại + Thao tác với các đối tượng C++ hiện tại. + Viết mã nhanh chóng và thay đổi dễ dàng.1: Tổng quan về NS-2 dưới góc độ người dụng - OTcl Script Kịch bản OTcl - Simulation Program Chương trình Mô phòng - OTcl Bộ biên dịch Tcl mở rộng hướng đối tượng - NS Simulation Library Thư viện Mô phỏng NS - Event Scheduler Objects Các đối tượng Bộ lập lịch Sự kiện - Network Component Objects Các đối tượng Thành phần Mạng - Network Setup Helping Modules Các mô đun Trợ giúp Thiết lập Mạng - Plumbling Modules Các mô đun Plumbling - Simulation Results Các kết quả Mô phỏng - Analysis Phân tích - NAM Network Animator Minh họa Mạng NAM Trong hình 1. NS-2 là bộ biên dịch Tcl mở rộng hướng đối tượng, bao gồm các đối tượng bộ lập lịch sự kiện, các đối tượng thành phần mạng và các mô đun trợ giúp thiết lập mạng (hay các mô đun Plumbing). Kịch bản OTcl có thể thực hiện những việc sau: - Khởi tạo Bộ lập lịch Sự kiện - Thiết lập Mô hình mạng dùng các đối tượng Thành phần Mạng - Báo cho nguồn traffic khi nào bắt đầu truyền và ngưng truyền packet trong Bộ lập lịch Sự kiện. 4 Thuật ngữ plumbing được dùng để chỉ việc thiết lập mạng, vì thiết lập một mạng nghĩa là xây dựng các đường dữ liệu giữa các đối tượng mạng bằng cách thiết lập con trỏ “neighbor ” cho một đối tượng để chỉ đến địa chỉ của đối tượng tương ứng. Mô đun plumbing OTcl trong thực tế thực hiện việc trên rất đơn giản. Plumbing làm nên sức mạnh của NS. Thành phần lớn khác của NS bên cạnh các đối tượng thành phần mạng là bộ lập lịch sự kiện.