tìm hiểu ngôn ngữ mô hình hóa mạng và xây dựng bộ công cụ phát sinh topology cho mạng

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, tiểu luận, quản trị, khoa học, tự nhiên, kinh tế

Trang 1

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

………

………

Trang 2

Nhận xét của giáo viên phản biện

………

Trang 3

em học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Phan Xuân Huy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong quá trình thực hiện đề tài

Mặc dù chúng em đã cố gắng hoàn thành luận văn với tất cả sự nỗ lực của bản thân, nhưng luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định, kính mong sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý Thầy, Cô và các bạn

Phú Quý&Quang Hiếu

Tháng 7/2005

Trang 4

MỤC LỤC

Trang

Danh sách các bảng 12

Danh sách các hình 14

Danh sách các từ viết tắt 18

Tóm tắt luận văn 22

Chương mở đầu 24

1 Dẫn nhập 24

2 Mục đích và ý nghĩa đề tài 25

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 25

A Ngôn ngữ mô hình hóa mạng và các môi trường giả lập mạng 27

Phần 1 SSFNet Models và Domain Modeling Language 27

Chương 1 SSF và SSFNet Models 28

1.1 SSF Model 28

1.1.1 Giới thiệu 28

1.1.2 Các đặc tính của SSF 28

1.1.3 Các phiên bản cài đặt của SSF 28

1.1.4 Giới thiệu các lớp cơ sở của SSF 29

1.1.5 Trình tự quá trình giả lập 34

1.2 SSFNet Model 36

1.2.2 Tổ chức thư mục SSFNet 38

1.2.3 Các giao thức hổ trợ trong SSFNet 38

1.2.4 Các gói thư viện trong SSFNet 39

1.2.4.1 SSF.OS 39

1.2.4.2 SSF.Net 40

Chương 2 Domain Modeling Language 42

2.1 Giới thiệu ngôn ngữ DML 42

Trang 5

2.1.1 DML là gì? 42

2.1.2 Cấu trúc ngữ pháp của DML 42

2.1.3 Quá trình biên dịch DML 44

2.2 Các bước cài đặt và biên dịch chương trình 45

2.2.1 Môi trường Windows 45

2.2.2 Môi trường Unix 48

2.3 Các đối tượng và thuộc tính của DML 48

2.3.1 Đối tượng Net 50

2.3.1.1 Định nghĩa và khai báo 50

2.3.1.2 Các thuộc tính của Net 52

2.3.2 Đối tượng Host 54

2.3.2.2 Các thuộc tính của Host 54

2.3.3 Đối tượng Router 56

2.3.3.2 Các thuộc tính của Router 57

2.3.4 Link 58

2.3.4.2 Các thuộc tính của Link 59

2.3.5 Traffic 60

2.3.5.2 Các thuộc tính của Traffic 60

2.3.6 Protocol 60

2.3.6.2 Các thuộc tính của Protocol 61

2.3.6.3 Cấu hình một Host là FTP Client 65

2.3.6.4 Cấu hình một Host là FTP Server 66

2.4 Ciao thức BGP và SSFNet 67

Trang 6

2.4.2 Các yếu tố đánh giá BGP 69

2.4.3 BGP trong SSFNet 71

2.4.3.1 Các mô hình tùy chọn cấu hình BGP 71

2.4.3.2 Tạo các sub-network và các AS 71

2.4.3.3 Chồng giao thức cấu hình cho Boundary Router 72

2.4.3.4 Các thuộc tính của BGP 73

2.5 Các từ khóa hổ trợ trong DML 75

2.5.1 Từ khóa _extend 75

2.5.2 Từ khóa _find 75

2.5.3 Từ khóa _dictionary 76

2.5.4 Ví dụ minh họa 76

Phần 2 Công cụ giả lập mạng NS-2 và Ngôn ngữ TCL 78

Chương 3 Công cụ giả lập mạng NS-2 78

3.1 Tổng quan về NS-2 78

3.2 Kiến trúc của NS-2 78

3.3 Các thành phần cấu hình mạng trong NS-2 81

3.3.1 Lớp Simulator 78

3.3.1.1 Khởi tạo đối tượng Simulator 78

3.3.1.2 Các bộ lập lịch và các sự kiện 78

3.3.1.3 Các phương thức khác 83

3.3.1.4 Tóm tắt 83

3.3.2 Cấu hình Node 84

3.3.2.1 Tạo Node 84

3.3.2.2 Cấu hình cho MobileNode 84

3.3.2.3 Cấu hình cho Base-Station Node 85

3.3.2.4 Bảng tóm tắt các tham số cấu hình cho Node 85

3.3.3 Tạo liên kết cho các Node 87

3.4 Các Agent trong NS-2 88

Trang 7

3.4.2 UDP Agent 89

3.4.3 TCP Agent 91

3.4.3.1 Một số TCP agent bên gởi 92

3.4.3.1.1 TCP Tahoe 92

3.4.3.1.2 TCP Reno 93

3.4.3.1.3 TCP Newreno 94

3.4.3.2 Một số TCP agent bên nhận 94

3.4.3.3 TCP agent hai chiều 95

3.4.4 Các ví dụ minh họa 96

3.5 Ứng dụng trong NS-2 97

3.5.1 Lớp Application 97

3.5.2 Phân loại ứng dụng 97

3.5.2.1 Ứng dụng phát sinh lưu lượng mạng 98

3.5.2.2 Ứng dụng giả lập mạng 99

3.6 Mạng không dây trong NS-2 101

3.6.1 Các thành phần cấu hình của một MobileNode 101

3.6.2 Tạo mô hình mạng không dây trong NS-2 101

3.6.3 Tạo kịch bản chuyển động cho các Node 103

3.6.4 Giao thức định tuyến cho mạng không dây 104

3.6.4.1 Giới thiệu tổng quan 104

3.6.4.2 Giao thức định tuyến TORA 106

3.6.4.3 Giao thức định tuyến DSDV 108

3.6.4.4 Giao thức định tuyến DSR 110

3.6.4.5 Giao thức định tuyến AODV 112

Chương 4 Ngôn ngữ TCL 117

4.1 Tổng quan và một số đặc điểm của ngôn ngữ TCL 117

4.2 Cú pháp của TCL 118

Trang 8

4.2.2 Các biểu thức toán học trong TCL 119

4.2.3 Thay thế và lập nhóm 120

4.2.3.1 Thay thế 120

4.2.3.2 Lập nhóm 121

4.2.4 Cấu trúc điều khiển 121

4.2.4.1 Điều kiện if 121

4.2.4.2 Vòng lặp for 121

4.2.4.3 Vòng lặp while 122

4.2.4.4 Thủ tục 122

4.2.4.5 Tập lệnh của TCL 124

4.2.4.5.1 Nhóm lệnh điều khiển 124

4.2.4.5.2 Nhóm lệnh sự kiện 125

4.2.4.5.3 Nhóm lệnh về file 125

4.2.4.5.4 Nhóm lệnh trên danh sách 126

4.2.4.5.5 Nhóm lệnh trên xử lý chuỗi 127

4.2.4.5.6 Nhóm lệnh trên xử lý biến 127

4.2.4.5.7 Nhóm lệnh về thời gian 128

Chương 5 Ngôn ngữ hướng đối tượng Otcl 133

5.1 Otcl là ngôn ngữ hướng đối tượng của TCL 133

5.2 Lớp và đối tượng trong Otcl 133

5.3 Phương thức khởi tạo và hủy cho lớp 133

5.4 Khai báo các phương thức cho lớp 134

5.5 Khai báo các thành phần dữ liệu 135

B Giới thiệu các công cụ phát sinh Topology mạng 137

Phần 3 Các công cụ hổ trợ ngôn ngữ DML 137

Chương 6 DMLEditor 138

6.1 Giới thiệu 138

6.2 Các tính năng nổi bật của DMLEditor 138

6.3 Các bước cài đặt DMLEditor 138

Trang 9

6.4 Quá trình thiết kế trên DMLEditor 139

Chương 7 RacewayViewer 143

7.2 Các tính năng nổi bật của RacewayViewer 143

7.3 Các bước cài đặt RacewayViewer 143

7.4 Quá trình thiết kế trên RacewayViewer 144

Chương 8 NetViewer 148

8.2 Các tính năng nổi bật của NetViewer 148

8.3 Các bước cài đặt NetViewer 148

8.4 Quá trình thiết kế trên NetViewer 149

Phần 4 Các công cụ hổ trợ ngôn ngữ TCL 155

Chương 9 BRITE 155

9.1 Thiết kế và cài đặt BRITE 155

9.1.1 Download và cài đặt BRITE 156

9.1.2 Giao diện bằng GUI 158

9.1.3 Giao diện bằng dòng lệnh 158

9.1.4 Các file cấu hình 159

9.1.5 Định dạng output của BRITE 160

9.2 Kiến trúc của BRITE 162

9.2.1 Qui trình làm viêc của BRITE 162

9.2.2 Kiến trúc của BRITE 162

9.2.2.1 Lớp Model 163

9.2.2.1.1 Mô hình đẳng cấp Router-level 164

9.2.2.1.2 Mô hình đẳng cấp AS-level 166

9.2.2.1.3 Mô hình phân cấp top-down 166

9.2.2.1.4 Mô hình phân cấp botton-up 167

9.2.2.1.5 Mô hình Imported File 167

Trang 10

9.4 Hạn chế của BRITE 170

Chương 10 NS-2 và NAM 171

10.1 Cài đặt NS-2 và NAM trên Window 171

10.1.1 Download NS-2 và NAM 171

10.1.2 Cài đặt NS-2 171

10.1.3 Chạy NS-2 và NAM 172

10.2 Cài đặt NS-2 và NAM trên Linx 173

10.2.1 Download NS-2 và NAM 173

10.2 2 Cài đặt 174

10.2.3 Chạy NS-2 và NAM 175

Phần 5 Các công cụ khác 176

Chương 11 Otter 176

11.2 Các tính năng nổi bật của Otter 176

11.3 Các bước cài đặt Otter 177

11.4 Quá trình thiết kế trên Otter 178

C Xây dựng chương trình ứng dụng BRITE 182

Phần 6 Cơ sở lý thuyết 182

Chương 12 Lý thuyết cơ bản về mạng không dây 183

12.1.1 Mạng không dây cố định 184

12.2.2 Mạng không dây di động 185

12.2 Mạng MANET 185

12.2.1 Tổng quan về mạng MANET 185

12.2.2 Phân loại mạng MANET theo cách thức định tuyến 186 12.2.2.1 Mạng MANET định tuyến Single-hop 186

12.2.2.2 Mạng MANET định tuyến Multi-hop 186

12.2.2.3 Mô hình MANET định tuyến MobileMulti-hop 187 12.2.3 Phân loại mạng MANET theo chức năng của Node 187

Trang 11

12.2.3.1 Mạng MANET đẳng cấp 187

12.2.3.2 Mạng MANET phân cấp 187

12.2.3.3 Mạng MANET kết hợp 188

Phần 7 Xây dựng ứng dụng 190

Chương 13 Giới thiệu ứng dụng 190

13.2 Ngôn ngữ cài đặt và tính tương thích 190

13.3 Các mô hình mạng trong ứng dụng 191

13.3.1 Mạng MANET 191

13.3.2 Wired-cum-Wireless 191

Chương 14 Các chức năng chính của ứng dụng 192

14.1 Giới thiệu các lớp trong module wireless 192

14.2 Giao diện chính module Wireless 193

14.3 Cấu hình các wireless node 196

14.4 Tạo kịch bản chuyển động 199

14.4.1 Tạo bằng tay 201

14.4.2 Tạo ngẫu nhiên 202

14.4.3 Ý nghĩa của tạo bằng tay và ngẫu nhiên 202

14.5 Tạo kịch bản ứng dụng 202

14.6 Giải thuật phát sinh số Domain và Cluster 204

14.7 Tiến hành giả lập 206

14.7.1 Các bước xây dựng kịch bản và biên dịch 206

14.7.2.1 Mạng MANET 206

14.7.2.2 Mạng Wired-cum-Wireless 208

Tổng kết 210

Phụ lục Các ví dụ minh họa ngôn ngữ DML và TCL 212

Tài liệu tham khảo 224

Trang 12

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phiên bản hiện tại của SSF Bảng 1.2 Cài đặt các lớp Event trong C++ và Java Bảng 1.3 Cài đặt các lớp Entity trong C++ và Java Bảng 1.4 Cài đặt các lớp inChannel, outChannel trong C++ và Java Bảng 1.5 Cài đặt các lớp process trong C++ và Java

Bảng 1.6 Đoạn chương trình nguồn của ví dụ về SSF Bảng 1.7 Các giao thức trong SSFNet

Bảng 1.8 Các gói thư viện hỗ trợ trong SSFNet Bảng 1.9 Các lớp chính của gói SSF.Net Bảng 2.1 Các đối tượng và thuộc tính của DML Bảng 3.1 Các tham số cấu hình cho MobileNode Bảng 3.2 Các Agent hổ trợ trong NS-2

Bảng 3.3 Các phương thức của lớp Application Bảng 3.4 Các phương thức của lớp TrafficGenerator Bảng 4.1 Các toán tử trong TCL

Bảng 4.2 Nhóm lệnh điều khiển Bảng 4.3 Nhóm lệnh sự kiện Bảng 4.4 Nhóm lệnh file Bảng 4.5 Nhóm lệnh xử lý trên danh sách Bảng 4.6 Nhóm lệnh xử lý trên chuỗi Bảng 4.7 Nhóm lệnh xử lý biến Bảng 4.8 Nhóm lệnh xử lý thời gian Bảng 4.9 Các tham số tùy chọn trên I/O Bảng 4.10 Các tham số tùy chọn xử lý trên file Bảng 4.11 Các cờ xử lý tác vụ mở file

Bảng 4.12 cú pháp exec để định hướng I/O Bảng 4.13 Cú pháp các thao tác trên file

Trang 13

Bảng 9.1 Các tham số thiết lập cho Node Bảng 9.2 Các tham số thiết lập cho cạnh Bảng 9.3 Các tham số của mô hình đẳng cấp Bảng 9.4 Các tham số của mô hình phân cấp top-down Bảng 9.5 Các tham số của mô hình phân cấp botton-up Bảng 9.6 Các tham số của mô hình Imported File Bảng 10.1 Cách thức cài đặt NS-2 trong Window Bảng 14.1 Các lớp trong module wireless

Bảng 14.2 Các agent được cài đặt trong module Wireless Bảng 14.3 Các ứng dụng được cài đặt trong module Wireless

Trang 14

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ mô hình SSFNet Hình 1.2 Ví dụ HelloWorld trong SSF Hình 1.3 Sơ đồ của qui trình giả lập Hình 1.4 Mô hình SSNet

Hình 1.5 Các tầng xử lý của SSFNet Hình 1.6 Mô hình ProtocolGraph Hình 1.7 Peer-to-Peer Network Hình 2.1 Các thành phần mạng được sử dung trong DML Hình 2.2 Cấu trúc ngữ pháp của DML

Hình 2.3 Quá trình khởi tạo các đối tượng giả lập Hình 2.4 Trình tự biên dịch file DML

Hình 2.5 Hộp thoại cấu hình biến CLASSPATH Hình 2.6 Hộp thoại tạo biến CLASSPATH Hình 2.7 Kết quả biên dịch file DML Hình 2.8 Minh họa định nghĩa đối tượng Net Hình 2.9 Ví dụ khai báo chồng giao thức định tuyến cho Router Hình 2.10 Ví dụ thuộc tính Link

Hình 2.11 ProtocolSession Hình 2.12 Chồng giao thức của một FTP Client Hình 2.13 Chồng giao thức của một FTP Server Hình 2.14 Sơ đồ kiến trúc của quá trình định tuyến động

Hình 2.15 EBGP và IBGP Hình 2.16 Quá trình xử lý định tuyến của BGP

Hình 2.17 Thuộc tính AS_PATH Hình 2.18 Thuộc tính NEXT_HOP Hình 2.19 Chồng giao thức cho một Boundary Router Hình 3.1 Kiến trúc tổng quan của NS

Trang 15

Hình 3.2 Mô hình đơn giản của NS Hình 3.3 Mô hình hoạt động của NS-2 Hình 3.4 Cấu trúc Heap giảm

Hình 3.5 Hai loại ứng dụng trong NS-2 Hình 3.6 Các giao thức định tuyến trong mạng MANET Hình 3.7 Mô hình nước chảy trong mạng với giao thức TORA Hình 3.8 Các giá trị hop-count trong TORA

Hình 6.1 Giao diện chính của DMLEditor Hình 6.2 Tạo id cho mạng

Hình 6.3 Giao diện cấu hình cho Host, Router Hình 6.4 Giao diện tạo liên kết giữa các Host,Router Hình 6.5 Giao diện thiết lập thông số cho Host, Router Hình 6.6 Giao diện cấu hình card mạng

Hình 6.7 Giao diện thiết lập bảng định tuyến Hình 6.8 Danh sách bảng định tuyến

Hình 7.1 Giao diện chính của RacewayViewer Hình 7.2 Minh họa chức năng zoom toàn bộ network Hình 7.3 Minh họa chức năng scale một sub-network Hình 8.1 Giao diện chính của NetViewer

Hình 8.2 Giao diện của NetViewer khi mở một file DML Hình 8.3 Giao diện tìm kiếm node

Hình 8.4 Giao diện chỉnh sửa các thuộc tính Hình 8.5 Giao diện thêm Node vào trong mạng Hình 8.6 Mô hình mạng sau khi cấu hình Hình 8.7 Các thành phần mạng dưới dạng TreePopUp Hình 9.1 Cấu trúc tổng quát của BRITE

Hình 9.2 Cấu trúc thư mục của phiên bản Java Hình 9.3 Cấu trúc thư mục phiên bản C++

Trang 16

Hình 9.5 File cấu hình của mô hình AS Waxman Hình 9.6 File cấu hình của mô hình phát sinh NLANR Hình 9.7 Ví dụ file output của mô hình Flat-RouterWaxmanHình 9.8 Cấu trúc của một Topology trong BRITE

Hình 9.9 Mô hình của lớp Mode Hình 9.10 Hai mô hình phân bố node randomly và Heavy-Tailed Hình 9.11 Mô hình phân cấp top-down

Hình 9.12 Mô hình ImportedFile Hình 10.1 Cấu trúc thư mục của NS-2 cài đặt trên Window Hình 10.2 Cấu trúc thư mục của NS-2 trên Linux

Hình 11.1 Giao diện chính của Otter Hình 11.2 Giao diên load file

Hình 11.3 Giao diên thiết kế trên Otter Hình 11.4 Mô hình kết xuất theo trạng thái Tunnel Hình 11.5 Mô hình kết xuất theo Domain Name Hình 11.6 Mô hình kết xuất theo cấu trúc cây thư mục của một Website Hình 12.1 Mô hình mạng không dây cố định

Hình 12.2 Mô hình mạng không dây di động (AdHoc) Hình 12.3 Định tuyến Single-hop

Hình 12.4 Định tuyến multi-hop Hình 12.5 Mô hình mạng phân cấp Hình 12.6 Mô hình mạng Aggregate Ad hoc Hình 14.1 Giao diện chính module Wireless của BRITE Hình 14.2 Cửa sổ thông báo trạng thái phát sinh topo Hình 14.3 Giao diện lưu file

Hình 14.4 Giao diện cấu hình chung cho các MobileNode Hình 14.5 Giao diện cấu hình cho từng MobileNode Hình 14.6 Giao diện tao kịch bản chuyển động cho các MobileNode Hình 14.7 Giao diện thiết lập ứng dụng cho mạng

Trang 17

Hình 14.8 Mô hình mạng wire-cum-wireless Hình 14.9 Mô hình mạng MANET trong NAM ( cảnh 1 ) Hình 14.10 Mô hình mạng MANET trong NAM ( cảnh 2 ) Hình 14.11 Mô hình mạngWired-cum-Wireless trong NAM

Trang 18

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

1 ABR: Associa tivity-Based Routing - Định tuyến dựa trên tính liên kết

2 ACK: Acknowledgment - Tin báo nhận

3 AdvertisedWnd: Advertised Receive Window Size – Kích th ước cửa sổ nhận quảng bá

4 AODV: Ad hoc On-Demand Distance Vector – Giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu dùng cho mạng Ad hoc

5 AP: Access Point - Điểm truy cập

6 API: application program interface - Hệ giao tiếp lập trình ứng dụng

7 ARP: Address Resolution Protocol - Giao thức phân giải địa chỉ

8 AS: Autonomous System - Vùng tự trị

9 BGP: Border Gateway Protocol - giao thức trao đổi các thông tin định tuyến giữa các inter-Autonomous System (AS)

10 BRITE: Boston university Representative Internet Topology gEnerator - Công

cụ phát sinh topo theo chuẩn Internet của đại học Boston

11 BS: Base-Station - Trạm chuyển tiếp giữa wired và wireless network

12 BSD: Berkeley’s Software Distribution - Nhà phân phối phần mềm của Berkeley

13 CBR: constant Bit Rate - Tốc độ bit không đổi

14 CBRP: Cluster Based Routing Protocol - giao thức định tuyến dựa trên nhóm

15 ConThresh: Threshhold of the Control Window Size - ng ưỡng kích thước cửa sổ điều khiển

16 D-ACK: Delayed-ACK – Tin báo nhận trễ

17 DAG: Directed Acyclic Graph - đồ thị không vòng có hướng

18 DDR: Distributed Dynamic Routing - Định tuyến phân phối động

19 DML: Domain Modeling Language - Ngôn ng ữ mô hình hóa domain mạng

20 DOS: Disk Operating System - Hệ điều hành đĩa

Trang 19

21 DSDV: Destination-Sequenced Distance Vector – vector kho ảng cách tuần tự đến địa chỉ đích

22 DSR: Dynamic Source Routing - Định tuyến source route động

23 DV: Distance-Vector - vector khoảng cách

24 EBGP: External Border Gateway Protocol – Giao thức định tuyến liên AS

25 FTP: File Tranfer Protocol – Giao thức truyền file

26 GNU

27 GSR: Global State Routing - Định tuyến trạng thái toàn cục

28 GUI: Graphical User Interface - Giao diện người dùng bằng đồ họa

29 HTTP: Hypertext Transfer Protocol – Giao thức truyền siêu văn bản

30 IBGP: Internal Border Gateway Protocol – Giao thức định tuyến nội bộ AS

31 ICMP: Internet Control Message Protocol – Giao th ức điều khiển các thông điệp Internet

32 IETF: Internet Engineering Task Force - Tổ chức nghiên cứu Internet

33 IP: Internet Protocol – Giao thức Internet

34 ISS: Initial Sequence Number – Giá tri khởi tạo tuần tự

35 JDK: Java Development Kit - Bộ công cụ phát triển Java

36 LAN: Local Area Network - Mạng cục bộ

37 LAR: Location Aided Routing - Định tuyến dựa vào vị trí

38 MAC: Media Access Control - Kiểm soát truy cập môi trường truyền thông

39 MANET: Mobile Ad hoc Network - Mạng di động không kiểm soát

40 MaxConWnd: Maximum Congestion Control Window Size – Kích th ước tối đa khung nghẽn mạch

41 MaxIdleTime: Maximum Idle Time - Thời gian nhàn rỗi tối đa

42 MaxRexmitTimes: Maximum Retransmission Times - Số lần tối đa được phép truyền lại

43 MPLS: Multiprotocol Label Switching - Chuyển mạch nhãn đa giao thức

44 MSL: Maximum Segment Lifetime - Thời gian sống tối đa của một phân đoạn

Trang 20

45 MSS: Maximum Segment Size – Kích thước tối đa của một phân đoạn

46 NAM: Network Animator - Bộ mô phỏng mạng

47 NHI: Network Host Interface - Địa chỉ giao tiếp của các thành phần mạng trong ngôn ngữ DML

48 NIC: Network Interface Card – Card giao tiếp mạng

49 NS: Network Simulator - Bộ giả lập mạng

50 OSPF: Open Shortest Path First Protocol – Giao thức định tuyến đường đi ngắn nhất

51 OTcl: Object Tool Command Language – Ngôn ng ữ lệnh hướng đối tượng

52 PDA : Personal Digital Assistant - Thi ết bị hổ trợ cá nhân

53 RBP: Rate Based Pacing - tạm dịch Nhịp dựa trên tốc độ

54 RcvWndSize: Receive Window Size – Kích thước vùng cửa sổ bên nhận

55 RMSS: Receiver Maximum Segment Size – Kích thước tối đa phân đoạn bên nhận

56 RREP: Route Reply - Phản hồi thông tin định tuyến

57 RREQ: Route Request – Yêu cầu thông tin định tuyến

58 RRER: Route Error – Thông báo l ỗi thông tin định tuyến

59 RTP: Real-time Transport Protocol - Giao thức truyền tải thời gian thực

60 RTT: Round Trip Time - Thời gian một quá trình gởi và nhận

61 SendWndSize: Send Window Size – Kích thước vùng cửa sổ gởi

62 SMSS: Sender Maximum Segment Size – Kích thước tối đa phân đoạn bên gởi

63 SSF: Scalable Simulation Framework – tạm dịch là Khung giả lập mạng gốc

64 SSFNet: Scalable Simulation Framework Network Model – Mô hình mạng dựa trên nền SSF

65 SYN: Synchronization - sự đồng bộ hoá

66 TCL: Tool Command Language – Ngôn ng ữ lệnh

67 TCP: Transmission Control Protocol – Giao thức kiểm soát sự truyền

68 TORA: Temporally Ordered Routing Algorithm - thuật toán định tuyến trình tự tạm thời

Trang 21

69 TTL: Time To Live - Thời gian sống

70 UDP: User Datagram Protocol – tạm dịch là Giao thức dữ liệu người dùng

71 VINT: Virtual Internet Testbed - Thử nghiệm mạng Internet ảo

72 WRP: Wireless Routing Protocol - Giao thức định tuyến mạng không dây

73 ZHLS: Zone-based Hierarchical Link State routing protocol - giao th ức định tuyến trạng thái liên kết phân cấp dựa trên vùng

74 ZRP: Zone Routing protocol - Giao thức định tuyến dựa theo vùng

Trang 22

1 MSSV: 0112067 Họ và tên: Huỳnh Phú Quý

2 MSSV: 0112218 Họ và tên: Nguyễn Trần Quang Hiếu

Tóm tắt nội dung luận văn:

Luận văn tập trung vào việc tìm hiểu cơ sở lý thuyết về mạng không dây và một

số ngôn ngữ mô hình hóa mạng như DML, TCL từ đó xây dựng một ứng dụng dùng

để phát sinh topology, kịch bản chuyển động và các ứng dụng cho mạng không dây

mà chủ yếu là mạng MANET cho bộ công cụ giả lập mạng NS-2

Một số từ khóa chính liên quan đến nội dung đề tài:

- BRITE: Boston university Representative Intenet Topology gEnerator

- DML: Domain Modeling Language

- MANET: Mobile Ad Hoc Network

- NAM: Network Animator

- NS-2: Network Simulator version 2

- OTCL: Object Tool Command Language

- SSF: Scalable Simulation Framework

- SSFNet: Scalable Simulation Framework Network Model

- TCL: Tool Command Language

Trang 23

Lĩnh vực áp dụng:

Luận văn được ứng dụng cho việc tìm hiểu, nghiên cứu các thành phần mạng, các

mô hình mạng không dây trong môi trường giả lập

Các thuật toán, phương pháp, quy trình chính được nghiên cứu, ứng dụng trong đề tài:

- Giải thuật phát sinh số Domain và số Cluster cho mô hình mạng không dây và có dây trong ngôn ngữ TCL

- Giải thuật tạo địa chỉ cho các node (wired, wireless và BS node) trong mô hình mạng

Các công cụ, công nghệ chính được nghiên cứu, ứng dụng trong đề tài:

- Môi trường lập trình Java sử dụng bộ JDK 1.4, công cụ thiết kế JBuilder 9.0 trên window và Linux

- Trong đề tài này, chúng tôi tập trung vào các ngôn ngữ mô hình hóa mạng DML, TCL và công cụ phát sinh topology mạng BRITE và công cụ giả lập mạng NS-2

Xác nhận của GVHD

Trang 24

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Dẫn nhập:

Ngày nay, mạng máy tính toàn cầu hay còn gọi là mạng Internet đang phát triển một cách mạnh mẽ và rộng lớn, trở thành nơi trao đổi thông tin và lưu trử dữ liệu với khối lượng khổng lồ Các công nghệ mới, các giao thức mới nhanh chóng được ra đời và triển khai trên thực tế nhằm đáp ứng cho sự phát triển như vũ bão, cũng như các đòi hỏi ngày càng khắc khe của mạng máy tính tương lai

Internet giờ đây đã trở nên quá đồ sộ và phức tạp đến nỗi chúng ta khó có thể hiểu được cách thức hoạt động và nguyên tắc vận hành của nó trong thời kỳ mới

Do đó, đối với các nhà nghiên cứu và phát triển, việc kiểm tra sự hoạt động của các tính năng mới, các giao thức mới (như các giao thức truyền dữ liệu, các giao thức định tuyến,…) trước khi triển khai trên thực tế là rất quan trọng và cần thiết Công việc này không những giúp giảm rủi ro và chi phí mà còn đảm bảo sự chắc chắn và tính ổn định của việc triển khai các công nghệ mới Chính vì thế mà một môi trường giả lập mạng hoàn chỉnh là công cụ thiết yếu cho việc kiểm tra, thử nghiệm các công nghệ mới trên các mạng lớn có cấu trúc phức tạp

Ngoài mục đích kinh tế thương mại, các công cụ giả lập mạng còn góp phần rất lớn trong việc hổ trợ cho các mục đích học tập và nghiên cứu của sinh viên, giảng viên chuyên ngành mạng máy tính ở các trường Đại học-Cao đẳng, cũng như các cá nhân, tổ chức đang làm việc trong lỉnh vực mạng

Hiện nay, các công cụ và môi trường giả lập mạng xuất hiện chưa nhiều trong khi nhu cầu của thị trường là rất lớn, nhất là khi mạng không dây ra đời và ngày càng trở nên phổ biến thì nhu cầu này càng trở nên cấp thiết Trong phạm vi của

đề tài luận văn tốt nghiệp – “tìm hiểu ngôn ngữ mô hình hóa mạng và xây dựng bộ công cụ phát sinh Topology cho mạng”, chúng tôi sẽ nghiên cứu, tìm hiểu các ngôn ngữ mô hình hóa mạng đang được sử dụng thông dụng, đồng thời giới thiệu các bộ công cụ phát sinh Topology cho mạng, và cuối cùng là xây

Trang 25

dựng chương trình ứng dụng phát sinh Topology cho mạng không dây có kết hợp với mạng có dây

2 Mục đích và ý nghĩa đề tài:

Trong khi mạng máy tính đang ngày càng phát triển không ngừng và trở nên quá tiện dụng kèm theo đó là tính phức tạp và cồng kềnh không kém, thì các dự

án nghiên cứu, xây dựng , phát triển các môi trường giả lập mạng chỉ mới được

đề cập và quan tâm đúng mức trong khoảng thời gian gần đây (khoảng từ năm 1995) Điều này cũng hoàn toàn dễ hiểu bởi chỉ khi mạng máy tính thực sự phát triển và trở nên phức tạp thì người ta mới nghỉ đến việc xây dựng nên các môi trường giả lập mạng hổ trợ cho các mục đích học tập, nghiên cứu, thử nghiệm và triển khai các công nghệ mới trong thực tế Hơn nữa muốn xây dựng nên các công cụ mạnh đáp ứng được nhu cầu phát triển của mạng thì phải cần có các công

cụ hổ trợ mạnh mẽ (như các công cụ hổ trợ thiết kế, các ngôn ngữ lập trình cấp cao như C++, Java, …) Đặt biệt đối với ngành mạng máy tính ở nước ta thì đây

là một lĩnh vực còn khá mới mẽ

Để không nằm ngoài xu hướng phát triển chung trên, đề tài tập trung nghiên cứu các môi trường giả lập mạng mạnh, thông dụng, có khả năng được tiếp tục phát triển và hoàn thiện trong tương lai Và đây cũng chính là mục đích của đề tài mà chúng tôi tìm hiểu

Đề tài còn có ý nghĩa thiết thực trong việc nghiên cứu và phát triển các môi trường giả lập mạng, đồng thời xây dựng nên một cơ sở nền tảng lý thuyết về xây dựng môi trường và các công cụ giả lập mạng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đề tài tập trung nghiên cứu chính về các ngôn ngữ mô hình hóa mạng thông dụng là DML (sử dụng cho bộ giả lập SSFNet) và TCL (sử dụng cho bộ giả lập NS-2 và NAM), giới thiệu được một số công cụ giả lập mạng khá mạnh đã được

Trang 26

Trong đề tài có trình bày một số lý thuyết cơ bản về các giao thức thông dụng như BGP, các giải thuật của TCP như TCP Tahoe, TCP Reno, các cơ sở lý thuyết

về mạng không dây hổ trợ cho phần xây dựng ứng dụng

Sử dụng ngôn ngữ TCL phát triển phần ứng dung BRITE thêm chức năng tạo kịch bản giả lập trong mô hình mạng không dây có kết hợp với mạng có dây, mà tập trung là mạng MANET

Trang 27

A NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HÓA MẠNG VÀ CÁC MÔI TRƯỜNG GIẢ LẬP MẠNG

PHẦN 1

SSFNET MODELS VÀ DOMAIN MODELING

LANGUAGE

Trang 28

Chương 1

SSF và SSFNet Models

1.1 SSF Model:

1.1.1 Giới thiệu

SSF-Scalable Simulation Framework API là một kiến trúc phần mềm cốt lõi

dùng cho việc lên mô hình, tiến hành giả lập và phân tích cấu trúc của các mạng lớn, phức tạp

1.1.2 Các đặc tính của SSF:

Độc lập và thống nhất:

SSF cung cấp một giao diện độc lập và thống nhất cho tất cả các cài đặt trên các sự kiện giả lập khác nhau Các mô hình hướng đối tượng đã tận dụng tính năng này để xây dựng nên các môi trường giả lập khác nhau nhằm phục vụ cho những mục đích nhất định

Kế thừa và tái sử dụng:

Tính năng kế thừa, sử dụng lại mã nguồn là một trong những ưu điểm lớn của SSF, điều này góp phần làm hạn chế sự phụ thuộc của các phiên bản cải tiến vào lõi cài đặt (Kernel Simulator) và giúp cho các nhà phát triển có thể xây dựng nên các ngôn ngữ mô hình hóa cấp cao hay các môi trường giả lập có

hổ trợ giao diện đồ họa

Mã nguồn mở và đa ngôn ngữ:

SSF được cài đặt trên 2 ngôn ngữ hướng đối tượng mạnh là Java và C++, và được công bố rộng rãi mã nguồn cho tất cả mọi cá nhân, tổ chức trên thế giới

Mạnh mẽ:

SSF có khả năng xây dựng nên những mô hình có hiệu quả cao, tính năng

xử lý song song và đa nhiệm các nguồn tài nguyên, có khả năng quản lý cùng lúc nhiều thực thể mạng giả lập

1.1.3 Các phiên bản cài đặt của SSF

Trang 29

Các phiên bản cài đặt hiện tại của SSF:

Raceway

Là phiên bản cải tiến trên nền Java SSF API, do Tổ chức

Renesys phát triển và giới thiệu vào năm 1999 với nhiều cài

đặt tốt, mang tính thương mại cao

JSSF Java SSF API, là phiên bản cải tiến của Tổ chức Cooperating

Systems trên nền Java, được giới thiệu vào tháng 4/2000

CSSF

C++SSF API, là một phiên bản cải tiến khác của Tổ chức

Cooperating Systems trên nền C++, được giới thiệu vào tháng

5/2000

DaSSF

Dartmouth Scalable Simulation Framework, là phiên bản cải

tiến trên nền C++ SSF API của trường đại học Dartmouth có

hổ trợ thêm chức năng Wireless Simulation, được giới thiệu

vào tháng 1/2001

Bảng 1.1 Phiên bản hiện tại của SSF

Hình 1.1 Sơ đồ mô hình SSFNet

1.1.4 Giới thiệu các lớp cơ sở của SSF Lớp Event:

Lớp Event quản lý việc lưu trử và phát sinh các sự kiện cho các thực thể

mạng (protocol packet và timer)

Cài đặt:

Trang 30

public interface Event {

public Event save();

public void release();

public boolean aliased();

}

Bảng 1.2 Cài đặt các lớp Event trong C++ và Java

Lớp Entity:

Lớp Entity là lớp đại diện cho tất cả các thực thể mạng như Host, Router,

Link, TCP Sessions, Protocol,

// null-terminated process** processes();

// null-terminated

public interface Entity {

public ltime_t now();

public void startAll(ltime_t t1);

public void startAll(ltime_t t0, ltime_t t1); public ltime_t pauseAll();

public void resumeAll();

public void joinAll();

public ltime_t alignto(Entity s);

public Object alignment();

public java.util.Vector coalignedEntities();

public void init();

public java.util.Vector processes();

public java.util.Vector inChannels();

public java.util.Vector outChannels(); }

Trang 31

inChannel** inChannels();

// null-terminated outChannel** outChannels();

// null-terminated outChannel** mappedto();

};

public interface inChannel {

public Entity owner();

public Event[ ] activeEvents();

public outChannel[ ] mappedto();

void write(Event* evt, ltime_t delay =0);

ltime_t mapto(inChannel* tgt, ltime_t mapping_delay =0);

ltime_t unmap(inChannel*

public interface outChannel {

public inChannel[] mappedto();

public void write(Event evt, ltime_t delay); public void write(Event evt);

public ltime_t mapto(inChannel tgt);

public ltime_t mapto(inChannel tgt, ltime_t mapping_delay);

public ltime_t unmap(inChannel tgt);

}

Trang 32

tgt);

};

Bảng 1.4 Cài đặt các lớp inChannel, outChannel trong C++ và Java

Lớp process:

Lớp process quản lý việc xử lý các đối tượng và các sự kiện phát sinh cho

các thực thể mạng (định tuyến, truyền dữ liệu, …)

virtual void action();

virtual void init();

virtual boolean isSimple();

public interface process {

public void action();

public void init();

public void waitOn(inChannel[]

waitchannels);

public void waitOn(inChannel waitchannel);

public void waitForever();

public void waitFor(ltime_t waitinterval); public boolean waitOnFor(inChannel[] waitchannels, ltime_t timeout);

public boolean isSimple();

}

Bảng 1.5 Cài đặt các lớp process trong C++ và Java

Ví dụ về SSF:

Trang 33

public inChannel IN;

public outChannel OUT;

public HelloWorld { rcvd = 0;

IN = new inChannel (this);

OUT = new outChannel (this, DELAY);

OUT.mapto (IN);

new process (this) { public void action() { OUT.write(new Event());

waitFor(DELAY);

} } new process (this) { public void action() { waitOn(IN);

Trang 34

rcvd++;

} } } public static void main(String [] argv) { HelloWorld hello = new HelloWorld();

Quá trình giả lập bắt đầu khi bất kỳ một phương thức startAll() của một

thực thể (Entity) nào được gọi, thông thường xuất phát từ phương thức

main() Kết quả của phương thức startAll() phụ thuộc vào các phiên bản cài

đặt khác nhau

Các Entity gọi phương thức startAll() phải được chỉ định 2 tham số về

thời gian: thời gian bắt đầu (start time), với giá trị mặc định là 0 và thời gian kết thúc (end time) của quá trình giả lập Tất cả các sự kiện giả lập sẽ được

diễn ra trong khoảng thời gian chỉ định này

Initialization:

Sau khi startAll() được gọi, phương thức init() sẽ khởi tạo tất cả các

Entity và Process của quá trình giả lập Cách thức triệu gọi chính xác của

quá trình Initialization phụ thuộc vào các phiên bản cài đặt khác nhau và có

thể xảy ra các trường hợp ngoại lệ (exception) như không có một process

Trang 35

hay Entity nào được khởi tạo Khi đó, phương thức now() của Entity sẽ trả

về thời gian start time của quá trình giả lập và bắt đầu lại quá trình khởi tạo

Process Execution:

Sau khi khởi tạo xong, các process có thể được thực thi ngay tại thời

điểm start time thông qua các phương thức action() Mỗi khi phương thức action() được thực hiện xong, trình framework sẽ triệu gọi lại phương thức này liền sau đó và cứ như vậy cho đến khi kết thúc quá trình giả lập (end

time) cho process đó

Quá trình xử lý cụ thể của phương thức action() phụ thuộc vào các

phiên bản cài đặt khác nhau

Framework Inner Loop:

SSF cung cấp tính năng xử lý bình đẳng cho tất cả các process trong quá trình giả lập Trong quá trình thực thi, các process có thể được gián đoạn

tạm dừng bằng cách gọi các phương thức waitOn() và waitFor(), sau đó sẽ

quay trở lại quá trình xử lý với cùng tham số thời gian của quá trình giả lập

Start, Pause, Resume, and Join:

Trong nhiều trường hợp, các phương thức startAll(), pauseAll(), resumeAll() và joinAll() có thể được sử dụng đến

Phương thức pauseAll() cho phép quá trình giả lập tạm dừng trong một

khoảng thời gian nhất định, sau đó sẽ trở về thời gian hiện tại bằng cách gọi

phương thức resumeAll(), trình giả lập sẽ phục hồi lại trạng thái trước đó và

tiếp tục quá trình giả lập

Phương thức startAll() khởi tạo lại quá trình giả lập

Phương thức joinAll() không cho phép thực thi các phương thức pauseAll() và resumeAll()., quá trình giả lập sẽ được diễn ra cho đến khi kết

thúc

Sơ đồ diễn giải:

Trang 36

Hình 1.3 Sơ đồ của qui trình giả lập

1.2 SSFNet Model:

1.2.1 Giới thiệu

SSFNet-Scalable Simulation Framework Network Model, là một môi trường

thiết kế các mô hình giả lập mạng hoàn chỉnh với đầy đủ các giao thức hổ trợ (như IP, TCP, UDP, BGP4, OSPF, …), các thành phần mạng cơ bản (như Router, Host, Link, LAN, …), và các hổ trợ cấp cao (như multi-protocol, multi-domain Internet, …)

Đây là một phiên bản cải tiến của SSF, được bắt đầu nghiên cứu và phát triển vào năm 1999 dựa trên bản cài đặt Raceway

Trang 37

Hình 1.4 Mô hình SSNet

Hình 1.5 Các tầng xử lý của SSFNet

SSFNet Network models là bộ phần mềm nguồn mở viết trên nền Java SSF API được quản lý và phân phối bởi tổ chức GNU

Đội ngũ sáng lập và phát triển SSFNet bao gồm: Andy Ogielski, David Nicol

và Jim Cowie, đây được xem là những người đã đặt nền móng cơ sở cho SSFNet

Sau này các phiên bản cải tiến và các gói hổ trợ cho SSFNet không ngừng được

nghiên cứu và phát triển, như: BGP4 do BJ Premore phát triển, OSPF do Philip Kwok, TCP-UDP-Sockets-client/server do Hongbo Liu, …

Các tổ chức bảo hộ của SSFNet bao gồm: DARPA, Institute for Security Technology Studies at Dartmouth và Renesys Corporation

Trang 38

1.2.2 Tổ chức thư mục SSFNet

SSFNet phiên bản 2.0 (mới nhất) sau khi cài đặt trên đĩa sẽ được tổ chức theo cây thư mục sau:

Ssfnet

| - doc // Các tài liệu, hướng dẫn

| - lib // Thư viện cài đặt

| - examples // Các mô hình kham thảo | - animation // Các mô hình linh hoạt | - src // Source code c ủa ssfnet | - ssf

| - Net // Source code c ủa gói SSF.Net, IP, TCPdump | - Util // Qu ản lí đánh nhãn IP

| - OS // Source code c ủa gói SSF.OS, IP, TCPdump | | - UDP // Các gói protocol được phát triển

| | - TCP // … | | - Socket | | - BGP4 | | - OSPFv2 | | - WWW | | - Netflow | | -

| - App // Các phiên b ản phân phối ứng dụng

| - DDoS | - | - cern | - edu | - com

1.2.3 Các giao thức hổ trợ trong SSFNet

SSFNet cung cấp cho người sử dụng rất nhiều cài đặt của các giao thức thông dụng

IP Là giao thức cốt lõi của SSFNet, phiên SSF.OS.IP

Trang 39

bản IPv4,hổ trợ cấu hinh cho các packet

và flow monitoring trong DML

NIC

Network Interface driver-protocol, hổ trợ cấu hinh cho các packet queue, queue monitoring và tcpdump trong DML

SSF.OS.TCP

UDP Hổ trợ truyền nhận dữ liệu giữa

Sockets Sử dụng trong các giao thức TCP và

OSPF&OSPFv2 Giao thức định tuyến OSPF, phân phối từ

phiên bản SSFNet 1.4

SSF.OS.OSPF SSF.OS.OSPFv2

BGP4 Hổ trợ định tuyến giữa các AS trong

FTP Hổ trợ việc truyền nhận file trong DML

HTTP Giao thức truyền tin WWW, phiên bản

NetFlow IP flow và flow filter, được cấu hình bởi

Bảng 1.7 Các giao thức trong SSFNet

1.2.4 Các gói thư viện hổ trợ trong SSFNet

Trang 40

Các lớp chính:

ProtocolGraph ProtocolGraph là một đối tượng Entity với các thuộc tính

in-outChannel dùng cho việc trao đổi các PacketEvent

ProtocolSession Định nghĩa các giao thức mới

ProtocolMessage ProtocolMessage đại diện cho các header và tải trọng

(payload) của các gói tin

PacketEvent

PacketEvent là lớp bao bên ngoài, lớp này sẽ chuyển một

ProtocolMessage thành một Event và có thể được gởi đi trên

các in-outChannel

Bảng 1.8 Các gói thư viện hỗ trợ trong SSFNet

Hình 1.6 Mô hình ProtocolGraph

Kiến trúc này làm đơn giản hóa việc cài đặt các giao thức mới, tất cả các cài

đặt về protocol đều được kế thừa từ lớp ProtocolSession mà không làm thay

đổi kiến trúc tầng framework

Các mô hình giao thức trên Internet được xây dưng trên các gói con của gói

SSF.OS, bao gồm: SSF.OS.IP, SSF.OS.TCP, SSF.OS.OSPF, … 1.2.4.2 SSF.Net

Các lớp chính:

Định dạng
Số trang	226
Dung lượng	2,59 MB