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简单的多对一传输ns2仿真

2024-07-28 15:04:59   220人阅读

实验名称：简单的多对一传输仿真

实验目的：
1。研究怎么实现多对一传输。

实验步骤：

1。写c++代码并注册报文头。


先说一下多对一传输的方式。最开始，接收端发送控制报文给所有的发送端，告诉他们要发送多少报文。

发送端按要求的数量发送完报文后，给接收端一个ack信息。

接收端收到所有发送端的ack报文后，则重新发送控制报文给所有的发送端。这样周而复始。

接收端为了和多个发送端通信，需要有多个agent，而每个app只能连接到一个agent上。如此，接收端上就有多个app，那么这多个app怎么通信呢？怎么知道彼此的状态？直觉上，接收端应该只有一个app在运行，多个app也让我们心理上不爽。这里我想到一个小技巧，也是在开发p2p点播时受到的提示。那就是，每个结点上除了一个总控的app，还要维持很多connection。connection负责和别的结点的连接。这些connection其实也是特殊的app，控制底层进行数据传输的agent。它们同时又向总控的app报告自己的情况，由总控的app对他们进行调度。说到这，你可能已经明白了，在这次仿真中，我要用两层app，顶层是一个总控的app,下层的app控制它们连接的agent。
为此，我定义了两个继承自application的类：SimpleApp和SimpleConnection。SimpleConnection就是底层控制agent的类，定义如下：

class SimpleConnection : public Application{public:SimpleConnection();//从agent接收报文，并进行处理。如果是控制报文，则按要求的数量发送报文。//如果是ack报文，则向顶层的app报告。//这个接口原来是Application没有的，为此要修改app.h，加上这个接口。virtual void recv_msg(int nbytes, const char *msg = 0)end_ctrl(); R/> //发送控制报文，参数表示要求对方发送的报文数。void send_ctrl(int);//发送数据报文，每发送一个，需要发送的报文数减1，减到0时，向对方发送ack信息。void send_data_pkt( );//是否已经完成发送报文的任务inline int done();//设置指向上层app的指针inline void App( SimpleApp *);protected:double next_send_time(); //计算发送下一个数据报文的时间void send_ack(); //向对方发送ack信息SimpleApp * app_; //指向上层app的指针int done_; //是否已经完成任务int tosend_; //要发送的报文数SendTimer timer_; //一个计时器，用于发送报文的调度int pktsize_; //数据报文的大小double rate_; //连接速度，即每秒多少bit};

 

SimpleApp是上层进行调度的类，是真正的应用，定义如下：

//=====================================================// app: control multi connections//=====================================================class SimpleApp : public Application{public:SimpleApp();//检查是否所有的发送端都已经完成了任务，//如果是，向他们发送新的控制报文。void is_all_done();protected:void start(); //开始运转，置running_为真，并向所有的发送端发送控制报文void stop(); //置running_为false//把一个新的connection加入连接链表中void add_connection(SimpleConnection *);void send_ctrl(); //向所有发送端发送控制报文//定义在tcl中能够调用的命令，这里实现了add-connection命令virtual int command(int argc, const char*const* argv);private:vector cons_; //存放所有connection指针的链表bool running_; //运行状态};

　　

另外，为了方便对agent进行控制，我们也定义了自己的agent。主要是重新实现了sendmsg和recv两个函数，方便我们对报文进行处理。
最初，我也想用原来的UdpAgent。却发现它的sendmsg和recv都是对报文中的AppData进行处理，让我没办法处理自己定义的消息头。
通过读ns-process.h中AppData的定义代码，发现AppData只有一个数据成员，就是数据类型，不可能含有报文头等信息。而实际上，报文头信息在Packet的数据成员bits_中。
“一怒之下”，我重写了自己的agent。

下面是我自己定义的报文头的定义：

//=============================================// new packet header//=============================================struct hdr_simple{int type; //0-normal,1-ctrl,2-ackint pkt_num; //the number of packets to sendstatic int offset_;inline static int& offset() { return offset_; }inline static hdr_simple* access(const Packet* p) {return (hdr_simple*) p->access(offset_);}};

 

定义了自己的报文头，别忘了在packet.h和ns-packet.tcl中注册一下自己的报文头，当然，也不要忘了在.cc文件中定义一个linkage。具体怎么做，请参考《ns by example》吧，那讲的很详细。

2。重新编译ns。
上面的工作做完后，把代码文件放在一个目录中，然后改一下makefile。例如：我所有类的定义和实现都写在simple.h和simple.cc中，并且我把它们放在了apps目录下，我这样改makefile：

...common/ivs.o common/messpass.o common/tp.o common/tpm.o apps/worm.o apps/simple.o tcp/tcp.o tcp/tcp-sink.o tcp/tcp-reno.o ...

只有红色的部分是我加的，很简单吧。保存makefile，重新编译吧，如果没报错，就是编译成功了。

3。写tcl脚本。
其实，我不是在扩充完ns2之后才写的tcl脚本，而是之前写的。这样，我在写脚本的时候，我就知道我需要哪些功能，需要定义哪些tcl能够调用的命令了，相当于是个分析用户需求的部分。我的tcl代码如下：

 1 # by jiqing 2007-6-6  2 set ns [new Simulator]  3 #color  4 $ns color 1 Blue  5 $ns color 2 Red 6 $ns color 3 Green 7  8 #open a nam trace file  9 set nf [open out.nam w] 10 $ns namtrace-all $nf 11 12 #open a trace file 13 set tf [open out.tr w] 14 $ns trace-all $tf15 16 #finish procedure17 18 proc finish {} {19 global ns nf tf 20 $ns flush-trace21 close $nf22 close $tf23 exec ./nam out.nam & exit 024 } 25 26 #create nodes 27 set node_(s1) [$ns node] 28 set node_(s2) [$ns node] 29 set node_(s3) [$ns node] 30 set node_(r) [$ns node]31 32 #create links33 $ns duplex-link $node_(s1) $node_(r) 1Mb 10ms DropTail 34 $ns duplex-link $node_(s2) $node_(r) 1.5Mb 10ms DropTail 35 $ns duplex-link $node_(s3) $node_(r) 1Mb 10ms DropTail36 37 #relayout 38 $ns duplex-link-op $node_(s1) $node_(r) orient right-down 39 $ns duplex-link-op $node_(s2) $node_(r) orient right 40 $ns duplex-link-op $node_(s3) $node_(r) orient right-up 41 42 #add udp agents 43 set udp_(s1) [new Agent/JiqingUDP] 44 $ns attach-agent $node_(s1) $udp_(s1) 45 set udp_(r1) [new Agent/JiqingUDP] 46 $ns attach-agent $node_(r) $udp_(r1) 47 $ns connect $udp_(s1) $udp_(r1) $udp_(s1) set fid_ 1 $udp_(r1) set fid_ 1 48 set udp_(s2) [new Agent/JiqingUDP] 49 $ns attach-agent $node_(s2) $udp_(s2) set udp_(r2) [new Agent/JiqingUDP] $ns attach-agent $node_(r) $udp_(r2) $ns connect $udp_(s2) $udp_(r2) $udp_(s2) set fid_ 2 $udp_(r2) set fid_ 2 set udp_(s3) [new Agent/JiqingUDP] $ns attach-agent $node_(s3) $udp_(s3) set udp_(r3) [new Agent/JiqingUDP] $ns attach-agent $node_(r) $udp_(r3) $ns connect $udp_(s3) $udp_(r3) $udp_(s3) set fid_ 3 $udp_(r3) set fid_ 3 #add simpleconnections set app_(s1) [new Application/SimpleCon] $app_(s1) attach-agent $udp_(s1) set app_(s2) [new Application/SimpleCon] $app_(s2) attach-agent $udp_(s2) set app_(s3) [new Application/SimpleCon] $app_(s3) attach-agent $udp_(s3) set app_(r1) [new Application/SimpleCon] $app_(r1) attach-agent $udp_(r1) set app_(r2) [new Application/SimpleCon] $app_(r2) attach-agent $udp_(r2) set app_(r3) [new Application/SimpleCon] $app_(r3) attach-agent $udp_(r3) set app_(global1) [new SIMPLE_APP] $app_(global1) add-connection $app_(s1) set app_(global2) [new SIMPLE_APP] $app_(global2) add-connection $app_(s2) set app_(global3) [new SIMPLE_APP] $app_(global3) add-connection $app_(s3) set app_(global4) [new SIMPLE_APP] $app_(global4) add-connection $app_(r1) $app_(global4) add-connection $app_(r2) $app_(global4) add-connection $app_(r3) 

#schedule... 
$ns at 0.1 "$app_(global4) start" 
$ns at 4.0 "$app_(global4) stop" 
$ns at 4.5 "finish"
 $ns run

 

这个脚本定义了三个发送端，一个接收端，每个peer上都运行了一个SimpleApp，而每个agent上都连接有一个SimpleConnection，然后通过add-connection把app和connection连接起来。 

 简单的多对一传输ns2仿真

4。仿真。
这一步没什么说的，./ns XXX.tcl就行了。

5。用awk处理数据。
这就看你想算什么了。我很无聊，只是想算每个时间各个发送端发送的报文数。

 BEGIN{ sended1 = 0; sended2 = 0; sended3 = 0; i = 0;}{ action = $1; time = $2; sender = $3; #you may use digital or character if(action=="r" &&( sender==0 ||sender==1 || sender==2) ) {  if(sender == 0)   sended1++;  else if( sender == 1)   sended2++;  else   sended3++;  #don‘t begin with digital  _1send[i] = sended1;  _2send[i] = sended2;  _3send[i] = sended3;  time_point[i] = time;  i++; }}END{ printf("%.2f\t%.2f\t%.2f\t%.2f\n",0,0,0,0); for(j=0;j  printf("%.2f\t%.2f\t%.2f\t%.2f\n",time_point[j],_1send[j],_2send[j],_3send[j]); }}

 

写好代码，保存为measure_pkts.awk。
在命令行下执行：
awk -f measure_pkts.awk > results.txt
就会把分析的结果写入results.txt。

6。用gnuplot画图。
最后，就是看见结果的时候了。进入gnuplot：
plot "results.txt" using 2, "results.txt" using 3, "results.txt" using 4
就可以看见结果了。
 

实验结果：

没什么好讲的了，目的已经达到。

参考文献：
1。Jae Chung,Mark Claypool. Ns by Example.
2。柯志亨博士的"增加和修改模块.htm"。
3。bittorrent仿真的源码。
4。ns2的源代码。

简单的多对一传输ns2仿真


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