Trong những trường hợp mô hình Giải tích mà chúng ta nhận được, dù đã được đơn giản hoá, hoặc phân rã nhưng vẫn không thể giải được bằng Toán học, khi đó, nói chung, chúng ta sẽ chỉ còn một phương pháp là mô phỏng. Phương pháp mô phỏng có thể được sử dụng ngay trong giai đoạn đầu của việc thiết kế hệ thống mạng, cho đến giai đoạn triển khai thực hiện và tích hợp hệ thống. Phương pháp này nói chung, đòi hỏi một chi phí rất cao cho việc xây dựng bộ mô phỏng cũng như kiểm chứng tính đúng đắn của nó. Tuy nhiên, sau khi đã xây dựng xong bộ mô phỏng, người nghiên cứu có thể tiến hành chạy chương trình mô phỏng bao nhiêu lần tuỳ ý, với độ chính xác theo yêu cầu và chi phí cho mỗi lần chạy thường là rất thấp. Các kết quả mô phỏng nói chung vẫn cần được kiểm chứng, bằng phương pháp giải tích hoặc đo. Phương pháp mô hình Giải tích và mô hình Mô phỏng đóng vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế và triển khai thực hiện hệ thống, đặc biệt là ở giai đoạn đầu.
Trong luận văn này, tôi sử dụng bộ mô phỏng NS-2 kết hợp với các độ đo hiệu năng để đánh giá ảnh hưởng của sự di động của nút mạng đến hiệu quả của các giao thức định tuyến trong mạng MANET.
4.1.2. Công cụ mô phỏng NS-2 [1, 12, 15]
NS là chữ viết tắt của cụm từ Network Simulation, là bộ mô phỏng mạng theo sự kiện rời rạc do nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, Hoa Kỳ xây dựng và được tiếp tục phát triển bởi dự án VINT (Virtual InterNetwork Testbed) do Bộ Quốc phòng Mỹ cấp kinh phí. NS được phát triển từ bộ mô phỏng REAL (Realistic and Large) của S. Keshav từ năm 1989, còn REAL thì bắt nguồn từ bộ mô phỏng NEST (Network Simulation Testbed). Sau năm 1997, các phiên bản 2.xx của NS ra đời và bắt đầu từ đây người ta thường gọi bộ mô phỏng NS là NS- 2, nó có những khác biệt khá nhiều so với các phiên bản 1.xx ban đầu. Khi sử dụng NS-2, ta có thể lập trình thay đổi cấu hình và mở rộng mô hình mạng mô phỏng một cách dễ dàng, ngay cả khi chương trình mô phỏng đang chạy. Ban đầu, NS chỉ được thiết kế để chạy trên nền hệ điều hành Unix/Linux, sau này người ta cũng xây dựng một số phiên bản NS chạy trong môi trường Windows.
Hình 15. Kiến trúc NS-2
Hiện nay, cộng đồng sử dụng NS có trên 1000 trường đại học, viện nghiên cứu, công ty... với hơn 10 nghìn người sử dụng trên toàn thế giới. Cộng đồng sử dụng NS có một diễn đàn chung để trao đổi các vấn đề có liên quan.
Ba chủ đề chính thường được nghiên cứu bằng NS là: lựa chọn một trong một số cơ chế, nghiên cứu tỉ mỉ các hành vi phức tạp và điều tra các tương tác còn chưa biết giữa các giao thức.
Các đặc điểm nổi bật chính bộ mô phỏng NS là:
Khả năng trừu tượng hoá: có thể thay đổi độ mịn của mô phỏng cho phù hợp
với cả các mô phỏng chi tiết lẫn các mô phỏng mức cao.
Khả năng phát sinh ra kịch bản: NS có khả năng tạo ra một cách tự động các
mẫu lưu lượng, các hình trạng mạng, các sự kiện thay đổi động và phức tạp, kể cả việc mô phỏng các nút mạng và đường truyền bị hỏng.
Khả năng mô phỏng tương tác với mạng thực: NS có một giao diện đặc biệt,
cho phép lưu lượng thực đi qua nút mạng tương tác với bộ mô phỏng chạy trên nút mạng đó.
Khả năng hiển thị trực quan: Công cụ hiển thị NAM giúp chúng ta thấy được
hình ảnh hoạt động của mạng bằng trực giác và trợ giúp cho việc gỡ rối giao thức cần nghiên cứu.
Khả năng mở rộng được: Bộ mô phỏng NS có khả năng mở rộng được dễ dàng
khi người nghiên cứu muốn bổ sung các chức năng mới, thử nghiệm các kịch bản khác nhau và nghiên cứu các giao thức mới.
Các thành phần của bộ chương trình mô phỏng NS
Trong bộ chương trình mô phỏng mạng NS, hai thành phần quan trọng nhất là chương trình mô phỏng NS và các công cụ hiển thị trực quan. Khi sử dụng chương trình mô phỏng NS, ta có thể lập trình cho nó để định ra hình trạng (tô-pô) mạng là tĩnh hoặc động, cũng như tạo ra các luồng lưu lượng theo một số phân bố đã được định nghĩa trước. Mặt khác, ta có thể lựa chọn chính sách quản lý hàng đợi tại các nút mạng, cũng như có thể đưa các mô hình sinh lỗi vào các đường truyền.
Thành phần thứ hai là các công cụ hiển thị trực quan NAM và XGRAPH. NAM là công cụ hiển thị, cho phép người nghiên cứu nhìn thấy bằng đồ hoạ hình trạng mạng, gồm các nút mạng, các đường truyền nối các nút ở dạng tĩnh và động; NAM cũng có thể hiển thị hành vi động của hàng đợi tại các nút, cũng như sự chuyển động của các gói số liệu trên mạng. Đối với mạng di động không dây, các phiên bản mới của NAM có thể hiển thị hình trạng động của mạng, tức là sự chuyển động của các nút mạng trong không gian hai chiều.
Hiện nay, ta có thể sử dụng công cụ iNSpect để thay thế NAM trong hiển thị hình ảnh động của các mạng di động không dây. Công cụ mới này được phát triển bởi nhóm Toilers Research Group gồm những thành viên thuộc trường Colorado School of Mines và khoa Công nghệ an ninh – trường Fraunhofer Institute.
XGRAPH là một chương trình ứng dụng chạy trong X-Windows. Những tệp vết dạng text do chương trình mô phỏng sinh ra được XGRAPH sử dụng làm dữ liệu đầu vào để vẽ đồ thị trong không gian hai chiều. Các dạng đồ thị mà XGRAPH có thể vẽ là đồ thị dạng đường (Line graph), đồ thị điểm (Scatter plots) và đồ thị cột (Bar charts). Các đồ thị này có thể được sao lưu dưới dạng các file ảnh thông dụng và sử dụng cho các chương trình ứng dụng khác nhau.