用IE不會有顯示的問題Firefox有的代碼顯示不出來；

這篇文章適合初學(xué)者，關(guān)于初學(xué)者應(yīng)該參考的文檔：NS by Example、NS2 Beginners Page都有很多實(shí)例可以參考。

本文通過實(shí)現(xiàn)一個簡單的傳輸協(xié)議來說明如何在 ns2 中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，當(dāng)然，這個協(xié)議非常簡單，但是在ns2 中實(shí)現(xiàn)協(xié)議（不是修改）的流程大體就是這個樣子的了。我們稱這個簡單的協(xié)議做： simple_trans 協(xié)議，我們一步一步來，把 simple_trans 這個協(xié)議慢慢做的復(fù)雜。首先我想要明確一個概念：什么是在 ns2 中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不把這個問題搞明白我們都不知道自己在做什么。網(wǎng)路協(xié)議顧名思義網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)是由關(guān)系（無論什么關(guān)系）組成的，在這個網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的規(guī)則（無論是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸還是共享網(wǎng)絡(luò)信息）就叫做協(xié)議，所以我覺得把協(xié)議理解為強(qiáng)邏輯的規(guī)則是沒有問題的。我們實(shí)現(xiàn)一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的前提是這個協(xié)議被設(shè)計出來，所以我們先要想好我們所要實(shí)現(xiàn)的協(xié)議是要用來做什么事情的；回到 ns2 ， ns2 幫我們實(shí)現(xiàn)好了一個框架，這個框架給我們提供了數(shù)據(jù)包初始化，鏈路連接，數(shù)據(jù)包傳遞路由等功能，也就是說我們只要搭建好我們的邏輯就可以完成協(xié)議的模擬了，在 ns2 中我們通過對數(shù)據(jù)包類型、發(fā)送數(shù)據(jù)包邏輯等等進(jìn)行控制。這就好比于 ns2 給我們提供了一個鐵路網(wǎng)，火車需要的電也有了，火車不夠了還可以生產(chǎn)，我們在 ns2 中實(shí)現(xiàn)協(xié)議就是要對火車進(jìn)行調(diào)度，何時到站，到站后如何運(yùn)行等等就是協(xié)議的內(nèi)容。

下面就從我們的 simple_trans開始 說起，在這個協(xié)議里，首先我們要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)非常簡單，簡單到什么程度了呢，簡單到這個協(xié)議就是 a 節(jié)點(diǎn)對 b 節(jié)點(diǎn)說一句話：“ hi！， I’m a ”。不要笑，這也是一個協(xié)議。要在 ns2 上完成這個任務(wù)，我們首先要給 simple_trans 這個協(xié)議起個名字使得 ns2 可以發(fā)出這個協(xié)議的數(shù)據(jù)包并且認(rèn)得這個協(xié)議發(fā)出的數(shù)據(jù)包，現(xiàn)在開始就是第一步了。

1， 在 NS_HOME/common/packet.h 的 enum packet中 加入?yún)f(xié)議數(shù)據(jù)包名稱 PT_SIMPLE_TRANS_PACKET（必須的，注意不要加錯地方，最好加在倒數(shù)第二的地方），在 class p_info 中加入name_［PT_SIMPLE_TRANS_PACKET］ = “simple_trans_packet” （非必須的）。 Packet.cc 就不要動了。

2， 為了我們協(xié)議的獨(dú)立性、好看性，我們在 NS_HOME 根目錄下創(chuàng)建一個文件夾，我就叫他 kgn ，好在 kgn目錄（也就是 NS_HOME/kgn ）目錄下給協(xié)議的主角： simple_trans.h&simple_trans.cc 。兩個空文件沒什么用，下面我們添加協(xié)議內(nèi)容。

3， simple_trans.h 內(nèi)容：

view plain

#ifndef ns_simple_trans_h

#define ns_simple_trans_h

#include “agent.h”

#include “tclcl.h”

#include “packet.h”

#include “address.h”

#include “ip.h”

#define PROTOCOL_DEFAULT_PORT 1023

#define PROTOCOL_INIT_SYN 1

首先我們引用一些需要用到的頭文件，然后我們定義了兩個宏，第一個是我們 simple_trans 協(xié)議默認(rèn)傳輸?shù)?a target="_blank">端口（這方面如果有所疑問請參考這里 ），第二個是我們僅有的一條指令：同步指令（類似于 TCP 協(xié)議中三次握手的第一步，事實(shí)上我們的這個協(xié)議最終就是要實(shí)現(xiàn)一個簡化版的三步握手）。繼續(xù)看：

view plain

struct hdr_simple_trans {

int type;

static int offset_;

inline static int& offset（） {

return offset_;

}

inline static hdr_simple_trans * access（const Packet * p） {

return （hdr_simple_trans*） p-》access（offset_）;

}

};

這些可以當(dāng)做領(lǐng)導(dǎo)講話的開頭部分內(nèi)容。就是定義一個我們協(xié)議的頭所包括的內(nèi)容，只有 type 這個是我定義的，其他的內(nèi)容是 ns2 系統(tǒng)需要的。再繼續(xù)：

view plain

class simple_trans_agent ： public Agent {

public ：

simple_trans_agent（）;

virtual void recv（Packet *， Handler *）;

void send_simple_msg（int type， int target）;

int get_target（）{ return simple_target; }

protected：

int simple_target;

int simple_port;

int command（int argc， const char*const*argv）;

};

這里就是我們定義的負(fù)責(zé)“調(diào)度火車”的功能的類了。繼承的是 agent 類，在 ns2 中，這個 agent 不可小覷，他是我們可以產(chǎn)生數(shù)據(jù)包、發(fā)送數(shù)據(jù)包、接收數(shù)據(jù)包的地方，包括的 target 變量就是數(shù)據(jù)包發(fā)送給的下一個目標(biāo)。recv 函數(shù)會在仿真的過程中“自動”的收到網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包（更深層次的是經(jīng)過了地址和端口過濾器）；send_simple_msg 函數(shù)用來執(zhí)行創(chuàng)建并發(fā)送數(shù)據(jù)的功能； get_target 就不用解釋了（接口保護(hù)）。接下來是我們在協(xié)議制定過程中經(jīng)常會用到的 timer 的定義， timer 顧名思義是一個定時器（鬧鐘）在到時時候會調(diào)用一個expire （超時）函數(shù)，這個被執(zhí)行的超時函數(shù)的內(nèi)容就是我們所感興趣的，因?yàn)橥ㄟ^ timer 我們可以實(shí)現(xiàn)很多邏輯。

view plain

class SYNTimer ： public TimerHandler {

public：

SYNTimer（simple_trans_agent* t） ： TimerHandler（）， t_（t） {

}

inline virtual void expire（Event *）;

protected：

simple_trans_agent* t_;

};

我們只要實(shí)現(xiàn) expire 函數(shù)即可， timer 的初始和使用見 simpe_trans.cc 文件：

view plain

SYNTimer *syn_timer = new SYNTimer（this）;

syn_timer-》resched（1.00）;

resched 用來給“鬧鐘上弦”。

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void SYNTimer：：expire（Event *）{

t_-》send_simple_msg（PROTOCOL_INIT_SYN， t_-》get_target（））;

this-》resched（1.00）;

}

expire 可以實(shí)現(xiàn)我們的“理想”了，譬如，我們到時了就發(fā)送我們的 SYN 信息給我們的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)（目標(biāo)節(jié)點(diǎn)通過tcl 文件定義，下文中我們會見到）。

4， simple_trans.cc 內(nèi)容：

view plain

int hdr_simple_trans：：offset_;

static class simple_transHeaderClass ： public PacketHeaderClass {

public：

simple_transHeaderClass（） ： PacketHeaderClass（“PacketHeader/simple_trans”，sizeof（hdr_simple_trans）） {

bind_offset（&hdr_simple_trans：：offset_）;

}

} class_simple_transhdr;

static class simple_transClass ： public TclClass {

public：

simple_transClass（） ： TclClass（“Agent/simple_trans”） {}

TclObject* create（int， const char*const*） {

return （new simple_trans_agent（））;

}

} class_simple_trans;

simple_trans_agent：：simple_trans_agent（） ： Agent（PT_SIMPLE_TRANS_PACKET），

simple_target（-1）， simple_port（PROTOCOL_DEFAULT_PORT） {

bind（“simple_target_”， &simple_target）;

bind（“simple_port_”， &simple_port）;

}

這個又是八股文，前面幾個類照葫蘆畫瓢即可，如果想要理解是什么意思可以參考我的文章 ，最后一個我們bind 了幾個變量，這幾個變量通過綁定就可意思讓我們通過 tcl 腳本方便的改變他們的值了（不需要重新編譯c++ 文件）。

5， 在這個文件中我們主要注意這么幾點(diǎn)：

a） 在 send_simple_msg 中數(shù)據(jù)包的生成 Packet* pkt = allocpkt（） ；

b） 數(shù)據(jù)包的訪問： hdr_ip *iph = hdr_ip：：access（pkt） ；

c） 數(shù)據(jù)包 ip 地址和端口號的設(shè)定（從這里我們可以看出實(shí)現(xiàn)的是一個應(yīng)用層協(xié)議）；

d） 發(fā)送數(shù)據(jù)包 send（ pkt， 0 ） ，我們可以不用去管 0 是什么意思；

e） Command 命令中不要忘記 return （TCL_OK） 這句話，否則會出錯的。

f） 在 recv 函數(shù)中實(shí)現(xiàn)我們的簡單邏輯：顯示出我們收到了來自對方的一個 simple_trans 的數(shù)據(jù)包。

6， 看我們這兩個宏命令：

view plain

#define NOW Scheduler：：instance（）.clock（）

#define MYNODE Address：：instance（）.get_nodeaddr（addr（））

這兩個命令給我們編程提供幫助，分別顯示系統(tǒng)時間和得到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的地址，也許以后我們會用得著。

7， 在 tcl 腳本中我們需要使用我們的 simple_trans 協(xié)議：

view plain

set sT1 ［new Agent/simple_trans］

$sT1 set-target ［AddrParams addr2id ［$n1 node-addr］］

$n0 attach $sT1 1023

set sT2 ［new Agent/simple_trans］

$n1 attach $sT2 1023

。.. 。..

$ns at 1.0 “$sT1 begin”

在 tcl 中 new 一個對象，比如 sT1 之后我們要將其 attach 到所屬的節(jié)點(diǎn)上，注意最后一個 1023 ，這是我們attach 到節(jié)點(diǎn)上的給我們 simple_trans 協(xié)議分配的端口（深層次的意思是端口分類器會把目的端口是 1023 的數(shù)據(jù)包分給 sT1 ）。 begin 方法是在 command 中實(shí)現(xiàn)的，回過頭到 simple_trans.cc 中可以看到他的意思，我們可以好好理解一下 command 中函數(shù)和 tcl 中的使用關(guān)系。

8， 最后一步，就是編譯我們整個協(xié)議將其鍵入到 ns 中了，編譯前我們要修改 makefile 文件，由于我們是在NS_HOME/kgn 目錄中所以， makefile 需要修改的有兩個地方：在 INCLUDES = 中加入 -I./kgn ，加入這個的好處就是我們在其他目錄使用 simple_trans.h 的時候不用將 kgn 次級目錄包含進(jìn)去；在 OBJ_CC = 中加入 kgn/simple_trans.o / 。好了大功告成，下面回到 NS_HOME 目錄下 make 一下，如果成功，我們執(zhí)行一下我們的 tcl 腳本，看看是不是真的可以運(yùn)行了呢。

小結(jié)：到了這里我們已經(jīng)添加了一個簡單的協(xié)議了，好了，有的人會說了，這么簡單的協(xié)議有什么用呢？那好，我們想一想我們有什么可以改進(jìn)的嗎？以上的協(xié)議我們叫做 simpe_trans 協(xié)議 0.1 版，那么我們看看 0.2 版給我?guī)砹耸裁葱碌淖兓?/p>

ACK timer

首先要做的就是協(xié)議的復(fù)雜化，我們將協(xié)議改為三次握手過程如圖所示：

這個過程對應(yīng)以下代碼（修改simple_trans.h）：

view plain

#define PROTOCOL_INIT_SYN 1

#define PROTOCOL_INIT_SYN_ACK 2

#define PROTOCOL_INIT_ACK 3

#define INTERVAL 0.3

class simple_trans_agent;

enum simple_state{

CLOSED，

SYN_SENT，

SYN_RCVD，

ESTABLISHED

};

其中 C-》CLOSED ， SS-》SYN_SENT ， SR-》SYN_RCVD ， E-》ESTABLISHED 為節(jié)點(diǎn)可能處于的狀態(tài)在發(fā)送或接受 SYN 和發(fā)送 SYN-ACK 接受 ACK 后的變化，而兩個 timer 的作用就是使得沒有正確到底目的地的數(shù)據(jù)包可以被重新發(fā)送，當(dāng)然這些 timer 需要在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)取消比如： ack_timer-》cancel（） ，取消 timer 使用 cancel 函數(shù)即可。具體代碼實(shí)現(xiàn)參考 0.2 版本的代碼。那么現(xiàn)在我們重新 make 編譯我們的程序，我們會發(fā)現(xiàn)兩個節(jié)點(diǎn)可以通過三次握手建立起來一個簡單的鏈接了，可以說我們在有這個簡單的可以建立連接的程序之后我們馬上想到是不是還可以發(fā)送數(shù)據(jù)呢，在 ns2 中，數(shù)據(jù)的發(fā)送，我們常見的如 CBR 或者 FTP ，都可以發(fā)送數(shù)據(jù)但是他們之間有很大的不同 CBR 使用的是 trafficgenerater ，而 FTP 可以看成是一個帶發(fā)送數(shù)據(jù)包的 agent ，現(xiàn)在為了讓我們的 simple_trans 協(xié)議可以在建立起連接以后發(fā)送數(shù)據(jù)，我們就有了兩種選擇，是繼承 trafficgenerater 成為數(shù)據(jù)發(fā)送源呢，還是類似 FTP 使用 agent 發(fā)送數(shù)據(jù)，考慮到我們協(xié)議的簡潔易懂性，我們直接使用一個 timer ，在每次 timer 到時的時候都利用 simple_trans 的 send 函數(shù)發(fā)送一個具有 PROTOCOL_DATA 類型（標(biāo)識是一個數(shù)據(jù)）的包給通信對端（ CN ）。在 sendmsg 函數(shù)中的實(shí)現(xiàn)如下：

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hdr_rtp* rh = hdr_rtp：：access（p）;

hdr_simple_trans *shdr = hdr_simple_trans：：access（p）;

hdr_ip* ih = hdr_ip：：access（p）;

double local_time = NOW;

hdr_cmn：：access（p）-》size（） = size;

hdr_cmn：：access（p）-》timestamp（） =

（u_int32_t） （SAMPLERATE * local_time）;

rh-》seqno（） = seqno++;

ih-》daddr（） = simple_target;

ih-》dport（） = simple_port;

ih-》saddr（） = MYNODE;

shdr-》type = PROTOCOL_DATA;

target_-》recv（p）;

這里面我們還可以通過 RTP 協(xié)議給每一個包設(shè)置序列號，當(dāng)然也可以在 hdr_simple_trans 中添加一個 seq 的屬性。當(dāng)然我們的協(xié)議升級到 0.3 版本后的變化并不只是有這些而已。我們還將 simple_trans 協(xié)議的數(shù)據(jù)包的大小以及發(fā)送頻率設(shè)置成可變的等，具體可以參考 0.3 的代碼。

小結(jié)：通過以上的設(shè)計，我們初步有了一個可以建立連接并發(fā)送數(shù)據(jù)的協(xié)議，什么？像是 SIP 協(xié)議，沒錯我們也可以將我們的程序叫做一個簡單的會話發(fā)起協(xié)議，當(dāng)然你可以實(shí)現(xiàn)的更加復(fù)雜。至此，我們在 ns2 中添加一個基本網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的事情已經(jīng)完成了，我們注意到：不同的協(xié)議使用節(jié)點(diǎn)上的不同的端口，這樣的協(xié)議是不能夠影響到諸如路由、無線鏈路等協(xié)議的結(jié)果的，所以并不是所有的 ns2 中的協(xié)議都可以這么添加，我們還可以修改節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方法添加我們自己的一些修改進(jìn) ns2 達(dá)到仿真的目的，所以這篇文章的目的還是介紹如何在 ns2 中實(shí)現(xiàn)協(xié)議的基礎(chǔ)，我們要根據(jù)我們自己的仿真需要來設(shè)計我們的程序。通過以上的介紹我們應(yīng)該掌握的是在 ns2 中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法、 ns2 中 timer 的使用方法等等技巧。下面我介紹一個比較有意思的利用我們的 simple_trans 做的協(xié)議修改實(shí)驗(yàn)：添加無線節(jié)點(diǎn)丟包模型，在這里主要參考的是柯志亨老師的實(shí)現(xiàn)方法，但是在丟包方面我這里做的對原有協(xié)議破壞性更多（更不合理吧），我們將演示當(dāng)兩個無線節(jié)點(diǎn)距離增大的時候會丟失數(shù)據(jù)包并且我們的ACKTimer 以及 SYNTimer 的作用。好，下面就是如何修改的過程了：

在 NS_HOME/mac 目錄下的 wireless-phy.cc 的 380 行左右，我們添加如下代碼：

view plain

//error model.

hdr_cmn *hdr_err = HDR_CMN（p）;

hdr_simple_trans *sh = hdr_simple_trans：：access（p）;

double ratio = Pr/RXThresh_;

double std = error_modle_lf（ratio）;

//printf（“wireless-phy model receive packet ratio=%lf std=%lf/n”，ratio，std）;

if （hdr_err-》ptype（） == PT_SIMPLE_TRANS_PACKET）{

if （！sh-》error）{

double tmp=（（double）rand（））/RAND_MAX;

if （tmp》std）{

sh-》error = false;

}else{

sh-》error = true;

//printf（“wireless-phy error model set the packet error/n”）;

}

}

}

//end of error model.

我們修改的是 WirelessPhy：：sendUp（Packet *p） 函數(shù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)包之前我們檢查數(shù)據(jù)包中 simple_trans 協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并將該數(shù)據(jù)包中在 hdr_simple_trans 中定義好的 error 屬性置為 true （說明這個數(shù)據(jù)包出錯），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯分布的函數(shù) error_modle_lf ，這是一個拉格朗日差值函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：

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double error_modle_lf（double ratio）{

if（ratio 》1.5）return 0;

double x［6］ = {1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5};

double y［6］ = {1，0.5，0.3，0.1，0.02，0};

double res = 0;

for（int i = 0; i 《 6; i++）{

double temp = 1;

double temp1 = 1;

for（int j = 0; j 《 6; j++）{

if（i == j）continue;

temp *= （x［i］ - x［j］）;

temp1 *= （ratio - x［j］）;

}

res += （temp1 / temp） * y［i］;

}

return res;

}

顯然，我們設(shè)計的是無線節(jié)點(diǎn)離基站越遠(yuǎn)對包個數(shù)越多。

1， 在 simple_trans.cc 中添加 if（ shdr-》error ）return ，這樣錯誤的包我們就“裝作”收不到了

2， 這里補(bǔ)充說明，柯志亨老師的錯誤模型實(shí)現(xiàn)是基于無線層的，出錯了就真的不發(fā)或者重發(fā)，而我的實(shí)現(xiàn)可以說是假的，還會造成無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐，但是還是可以演示無線丟包情況的，具體結(jié)果可以編譯我稱作 0.4 版本的程序運(yùn)行?？梢詫男蛄刑柈嫵鰜恚@樣會更形象的展現(xiàn)丟包情況。

3， 我們將包序列號、包收到時間等等信息都通過 printf 函數(shù)打印出來，這樣我們就可以不用去考慮如何通過trace 文件來分析得到數(shù)據(jù)，這種方法有的時候更加有效，我們不必去了解 trace 機(jī)制，這也算是一個捷徑了。

總結(jié)：

Ns2 作為一個在科研領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的仿真器有著其內(nèi)在的很多優(yōu)勢的：開源協(xié)議修改自如、分裂設(shè)計可設(shè)計不同的仿真場景而不需要修改協(xié)議代碼，但是，我們在做網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究的時候往往會發(fā)現(xiàn) ns2 現(xiàn)有的協(xié)議不足以完成我們的仿真，這是就需要自己設(shè)計協(xié)議或者修改現(xiàn)有的協(xié)議，所以通過對這個簡單的 simple_trans 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)我們可以更加的有的放矢，知道如何在那里修改 ns2 的協(xié)議，雖然 simple_trans 只是一個超級笨的協(xié)議，但是它已經(jīng)展現(xiàn)了基本的協(xié)議設(shè)計技巧：集成 agent 、 timer 的使用、協(xié)議包頭設(shè)計等等。如果我們能夠再將 ns2有線無線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、路由模塊、無線 mac 等等這些代碼仔細(xì)研讀，那么到時你就會發(fā)現(xiàn)在 ns2 上面實(shí)現(xiàn)一個協(xié)議倒不是難事，反而是在協(xié)議自身的設(shè)計上，這就和我們高級程序語言一樣，語言的學(xué)習(xí)不是難事，而真正熟練的利用語言解決問題才是我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
編輯：hfy