Simulador de Redes NS (Network Simulator)

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Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial. Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná.

Av. Sete de Setembro, 3165. Curitiba – PR. Brasil.

http://www.lasd.cefetpr.br

Laboratório de Sistemas Distribuídos

Simulador de Redes NS

(Network Simulator)

Prof. Ana

Prof. AnaCristina Cristina Barreiras KochemBarreiras Kochem cristina

cristina@@dainf.cefetprdainf.cefetpr..brbr

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Agentes em NS

Representam endpoints onde pacotes da camada de

rede são construídos ou consumidos;

Funções: Roteamento, transmissão e recepção de

pacotes TCP ou UDP

.

Alguns exemplos de agentes:

TCP

(transmissor) X

TCPSink

(receptor)

UDP

(transmissor) X

Null

(receptor)

LossMonitor:

implementado em um nó receptor para

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3

Agentes em NS

Criação de um agente TCP em OTcl:

set tcp [new Agent/TCP] # Cria agente transmissor $tcp set fid_ 1 # ID do fluxo dos pacotes IP $tcp set prio_ 1 # Prioridade do fluxo $tcp set window_ 1024 # Tamanho da janela $tcp set packetSize_ 500 # Tamanho do pacote $ns_ attach-agent $n0 $tcp # Anexa transmissor ao nó 0 set sink [new Agent/TCPSink] # Cria agente receptor $ns_ attach-agent $n1 $sink # Anexa receptor ao nó 1 $ns_ connect $tcp $sink # Estabelece a conexão TCP

Links

e Filas

Link

unidirecional/bidirecional

entre os nós <n0> e

<n1>:

$ns_ <

simplex-link/duplex-link

> <n0> <n1>

<largura_de_banda> <retardo>

<disciplina_escalonamento_fila>

Exemplos de disciplinas de escalonamento de filas:

Drop-tail ou FIFO (First-In-First-Out);

FQ (Fair Queueing);

SFQ (Stochastic Fair Queueing);

DRR (Deficit Round Robin);

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Geradores de Tráfego

Application/Traffic/Exponential ÆExponential On/Off Application/Traffic/ParetoÆPareto On/Off

packetSize_Tamanho constante dos pacotes gerados burst_time_ Tempo médio “on” para o gerador idle_time_ Tempo médio “off” para o gerador

rate_ Taxa constante de envio de pacotes durante períodos “on”

Application/Traffic/CBR ÆConstant Bit Rate

packetSize_Tamanho constante dos pacotes gerados rate_ Taxa constante de envio de pacotes

interval_ Intervalo entre pacotes (opcional)

Application/Traffic/Trace ÆGera tráfego de acordo com um arquivo

trace. Cada registro contém dois campos de 32 bits contendo:

Tempo de interchegada de pacotes (microssegundos); Tamanho do próximo pacote gerado (bytes)

set tfile [new Tracefile] $tfile filename example-trace

set t1 [new Application/Traffic/Trace] $t1 attach-tracefile $tfile

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Aplicações Simuladas em NS

Application/FTPÆAplicação para transferência de arquivos

Application/Telnet ÆAplicação para acesso remoto Variável interval_

Seinterval_ = 0, os tempos de interchegada entre os

pacotes são escolhidos de acordo com uma distribuição exponencial.

Seinterval_

≠

0, os tempos de interchegada entre os

pacotes são escolhidos randomicamente de acordo com uma distribuição tcplib.

Transmissão dos pacotes é controlada pelo algoritmo de controle

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7 Nó

Fonte de Tráfego Link

Agente

Cenário de Simulação para

uma Rede Fixa

n0

n2

n3

n1

ftp

tcp

udp

cbr

sink

null

2 Mbps, 10 ms 2 Mbps, 10 ms 1,7 Mbps, 20 ms

Tamanho pacote = 1000 bytes Taxa de transmissão = 1 Mbps

t (s)

1 2 5 7

CBR

FTP

ns-simple.tcl

Cenário de Simulação para

uma Rede Fixa

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9

Cenário de Simulação para

uma Rede Fixa

Link 0-2

1-2

2-3

10 para nó do nó

Arquivo trace e AWK para

análise de simulações

Arquivo trace

Evento Tempo (s) Tipo

pacoteTamanhoPacote (bytes)flags fid Endereçofonte Endereçodestino Númeroseqüência ID dopacote

Tipos de eventos: r: recebe +: enqueue - : dequeue d: descarta r 1.3556 0 2 tcp 30 --- 1 0.0 3.0 29 19

Arquivo AWK

Resultado AWK

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Agente Loss Monitor

Agente

Loss

_Monitor

Variáveis:

nlost_ Número de pacotes perdidos; npkts_ Número de pacotes recebidos; bytes_ Número de bytes recebidos;

lastPktTime_ Tempo no qual o último pacote foi recebido.

Resultados_CBR

Resultados_Exponencial

Agente

Loss

_Monitor

Exercício:

Utilizar o cenário do arquivo ns-simple.tcl

Anexar um agente Loss_Monitor ao destino do fluxo

CBR

Número máximo de pacotes na fila: 10

Obter o número de pacotes perdidos pelo fluxo CBR Comparar resultado com o arquivo res.awk

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Monitoramento de Filas

Objeto

Monitor_Queue

set qmon [$ns monitor-queue $n2 $n3 [open qm.tr w] 1]

[$ns link $n2 $n3] queue-sample-timeout

Argumentos:

1.

Link onde a fila está localizada;

2.

Arquivo de saída onde os dados serão armazenados;

3.

Freqüência na qual a fila será monitorada (segundos).

Monitora_Fila

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Monitoramento de Filas

Objeto

Monitor_Queue

1. Tempo;

2. Nós de entrada e saída que definem a fila; 3. Tamanho da fila em bytes (size_);

4. Tamanho da fila em pacotes (pkts_);

5. Total de pacotes de entrada na fila (parrivals_);

6. Total de pacotes que partiram da fila (não descartados)

(pdepartures_);

7. Total de pacotes descartados na fila (pdrops_); 8. Total de bytes contido nos pacotes de entrada

(barrivals_);

9. Total de bytes que partiram da fila (bdepartures_); 10. Total de bytes descartados na fila (bdrops_).

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Monitoramento de Fluxos

Flow_Monitor

Similar ao Queue_Monitor, porém obtém dados por fluxo:

arrivals_(pacotes/bytes); departures_(pacotes/bytes); drops_ (pacotes/bytes).

Result_FTP

Result_CBR

Flow_Monitor

simple-wireless.tcl

# Definição dos componentes da rede

set val(chan) Channel/WirelessChannel ; # Tipo do canal

set val(prop) Propagation/TwoRayGround ;# Tipo do modelo de propagação

set val(ant) Antenna/OmniAntenna ; # Tipo da antena

set val(ll) LL ; # Tipo da camada de link

set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue ;# Tipo da disciplina de escalonamento

set val(ifqlen) 50 ;# Número máximo de pacotes na fila

set val(netif) Phy/WirelessPhy ; # Tipo de interface de rede

set val(mac) Mac/802_11 ; # Tipo da Camada MAC

set val(rp) DSDV ;# Protocolo de roteamento ad-hoc usado pelos nós móveis

set val(nn) 2 ; # Número de nós móveis

Cenário de Simulação para

Redes Móveis Sem Fio

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simple-wireless.tcl

# Criação da instância do simulador

set ns_ [new Simulator]

# Abre arquivo trace para gravar dados da simulação e chama o procedimento trace-all

set tracefd [open simple.tr w] $ns_ trace-all $tracefd

# Cria área de movimentação dos nós móveis (x=500, y=500)

$topo load_flatgrid 500 500

# Cria o objeto GOD (General Operations Director) Æ armazena informações globais sobre o estado do ambiente, rede ou nós

create-god $val(nn)

Cenário de Simulação para

Redes Móveis Sem Fio

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simple-wireless.tcl

# Configuração dos nós da rede antes da criação

$ns_ node-config - adhocRouting $val(rp) - llType $val(ll) - macType $val(mac) - ifqType $val(ifq) - ifqLen $val(ifqlen) - antType $val(ant) - propType $val(prop) - phyType $val(netif) - topoInstance $topo - channelType $val(chan) - agentTrace ON - routerTrace ON - macTrace OFF - movementTrace OFF

Cenário de Simulação para

Redes Móveis Sem Fio

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simple-wireless.tcl

# Criação dos dois nós móveis

for { set i 0 } { $i < $val(nn) } { incr i } { set node_($i) [ $ns_ node ]

$node_($i) random-motion 0 ;# desabilita movimento randômico }

# Posição inicial dos nós Ælados opostos

$node_(0) set X_ 5.0 $node_(0) set Y_ 2.0 $node_(0) set Z_ 0.0 $node_(1) set X_ 390.0 $node_(1) set Y_ 385.0 $node_(1) set Z_ 0.0

Cenário de Simulação para

Redes Móveis Sem Fio

simple-wireless.tcl

# Movimento dos nós

# No tempo 50s, nó 1 começa a se mover em direção ao nó 0 Æ # destino (x=25, y=20) a uma velocidade de 15m/s.

$ns_ at 50.0 “$node_(1) setdest 25.0 20.0 15.0 $ns_ at 10.0 “$node_(0) setdest 20.0 18.0 1.0

# Nó 1 começa a se afastar do nó 0

$ns_ at 100.0 “$node_(1) setdest 490.0 480.0 15.0

Cenário de Simulação para

Redes Móveis Sem Fio

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simple-wireless.tcl

# Configuração do fluxo de tráfego entre os dois nós: # Conexão UDP entre os nós 0 e 1

set udp [ new Agent/UDP ]

$ns_ attach-agent $node_(0) $udp set null [ new Agent/Null ]

$ns_ attach-agent $node_(1) $null $ns_ connect $udp $null

# Cria uma fonte de tráfego CBR

set cbr [ new Application/Traffic/CBR ] $cbr attach-agent $udp $cbr set packetSize_ 500 $cbr set interval_ 0.005 $cbr attach-agent $udp $ns_ at 10 “$cbr start” $ns_ at 149 “$cbr stop”

Cenário de Simulação para

Redes Móveis Sem Fio

0

null udp cbr

1

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simple-wireless.tcl

# Término simulação

for { set i 0 } { $i < $val(nn) } { incr i } $ns_ at 5.0 “$node_($i) reset”; }

$ns_ at 150.01 “stop”

$ns_ at 150.02 “puts \ “NS EXITING ... \” ; $ns_halt” proc stop {} {

global ns_tracefd close $tracefd }

puts “Starting Simulation...”

# Executa Simulação

$ns_ run

Cenário de Simulação para

Redes Móveis Sem Fio

Simple_wireless.tcl

Trace

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Cenário de Simulação para

Redes

Wired

_

Wireless

wireless_wired.tcl

Domínio Fixo

Domínio Sem Fio

Estação Base

BS(0)

F(0)

_F(1)

M(2)

M(1)

M(0)

Atua como um gateway entre os 2 domínios

wireless_wired.tcl

Trace

Referências Bibliográficas

The VINT Project. The Network Simulator ns-2: Documentation. UC Berkeley. Disponível em: <http://www.isi.edu/nsnam/ns/ns-documentation.html>. Acesso em: 10 setembro 2001.

Chung, Jae; Claypool, Mark. NS by Example. Disponível em: <http://nile.wpi.edu/NS/>. Acesso em: 20 novembro 2001.