1、網絡性能分析與模擬軟件的基本概念 1計算機網絡高級教程網絡性能分析與模擬軟件發展的背景 網絡的設計者網絡運營商 網絡研究人員 2計算機網絡高級教程基本方法分析的方法實驗的方法模擬的方法 3計算機網絡高級教程網絡性能分析與仿真軟件的發展趨勢向網絡系統的規劃與設計方向發展與網絡管理與網絡安全的結合 4計算機網絡高級教程實際網絡系統設計工作步驟根據經驗和計算進行初步的設計；對于依靠經驗和初步計算難以確定的問題，建立網絡仿真模型，通過仿真計算獲取必要的參數；如有必要，可以搭建小型試驗網絡系統，驗證仿真結果；對于不同的設計方案，可以通過仿真進行比較；在確定最終實施方案之前,還可以通過網絡仿真對整體網絡方

2、案進行設計方案驗證和評估。5計算機網絡高級教程網絡性能定義與網絡性能分析 6計算機網絡高級教程網絡性能 網絡可用性 網絡響應時間 網絡帶寬網絡吞吐率網絡利用率7計算機網絡高級教程開源工具包8計算機網絡高級教程網絡性能開源工具包 網絡流量觀察工具 網絡性能測試工具應用程序性能測量工具 Internet網絡協議的仿真和建模軟件 9計算機網絡高級教程開源工具包1 libpcap libpcap庫是由Lawrence Berkeley國家實 驗室開發的libpcap庫 捕捉網絡流量的應用程序 對于UNIX、Linux與FreeBSD都提供了 API接口 libpcap源代碼下載地址：/projects

3、/libpcap/ 10計算機網絡高級教程開源工具包2 Libnet庫 網絡數據包構造和發送的開發包，它允許開發者構造自己的底層網絡數據包，隱藏了很多底層細節，省去了緩沖區管理、字節流順序、校驗和計算； Libnet主要由Mike E.Schiffman開發和維護的，下載地址： /projects/libnet/ 11計算機網絡高級教程開源工具包3 網絡入侵檢測開發包Libnids Libnids主要功能：數據包捕獲Tcp數據流重組IP分片重組端口掃描檢測異常數據包檢測 Libnids是由Rafal Wojtczuk開發的其下載頁面：/projects/libnids12計算機網絡高級教程開源

4、工具包4 tcpdump程序 tcpdump程序也是由Lawrence Berkeley 國家實驗室開發的，是目前最流行的 UNIX環境的網絡監視程序 由Tcpdump Group維護，網站地址為： 13計算機網絡高級教程開源工具包5 WinDump程序 WinDump是由Torino理工大學 NetGroup開發的運行在Windows環境的 捕獲網絡數據包的應用程序 WinDump源代碼下載的地址：/windump/install/default.htm 目前的最新版本是3.9.3 14計算機網絡高級教程開源工具包6 Analyzer程序 Analyzer是Windows應用程序，它提供一個

5、圖 形化的用戶界面，使得被捕獲的數據包分析結 構清晰 它的基本功能是： 捕獲并顯示網絡數據包 顯示存儲在文件中的數據包 顯示網絡統計信息 執行實時網絡監控 Analyzer最新版本為3.0版 源代碼下載的地址： http:/analyzer.polito.it/download.htm / 15計算機網絡高級教程開源工具包7 Ethereal程序 Ethereal程序是一種可以在UNIX與 Windows環境之下運行的圖形化網絡監控應用 程序 可以使用libpcap庫、winpcap庫，從主機網 絡接口中捕獲數據包 Ethereal目前最新版本是0.99.0 源代碼下載地址為： /develo

6、pment.html / 16計算機網絡高級教程開源工具包8 net-snmp軟件包 由美國加州戴維斯分校開發 利用簡單網絡管理協議SNMP查詢托管網絡設 備，獲取網絡性能的網絡設備利用率監測工具 net-snmp軟件包由一組庫文件與可執行文件， 以及一組用于定義SNMP代理信息的配置文件 組成 下載net-snmp源代碼的地址是：/download.html 17計算機網絡高級教程開源工具包9 netperf程序由惠普公司開發的，運行在HP UNIX操作系統 netperf程序的服務器程序netserver負責監聽遠 程主機之間的通信，客戶程序netperf配合服務 器啟動網絡測試過程 服務

7、器程序與客戶程序通過使用TCP數據包或 UDP數據包，測量不同協議、不同數據據包長 度情況下網絡主機之間端-端吞吐量與響應時間 最新版本是2.4.1 源代碼下載地址是：/netperf/DownloadNetperf.html 18計算機網絡高級教程開源工具包10 dbs程序 分布式基準系統（distributed benchmark system，dbs）是日本奈良 工業科技大學Yukio Murayama開發 dbs程序主要用于測試網絡上TCP與 UDP的性能 下載dbs源代碼的地址： http:/www.kusa.ac.jp/yukio- m/dbs/download.html 19計算

8、機網絡高級教程開源工具包11 Iperf程序 由美國應用網絡研究國家實驗室NLANR開發 最新版本2.0.2 在UNIX與Windows環境下，對兩臺主機之間 TCP與UDP通信狀況進行測試，幫助網絡管理員 調整網絡應用程序與服務器的TCP參數的設定用于確定網絡的標準性能統計信息，以及UNIX與 Windows主機之間的網絡測試流TCP窗口性能 網站地址為： /Projects/Iperf/ 20計算機網絡高級教程開源工具包12 Pathrate程序與Pathload程序 Pathrate程序可以用于確定在給定的條件之下兩個結點之 間傳輸數據包可能達到的最大傳輸速率 Pathload程序可以用

9、于在給定的當前流量情況下的鏈路吞 吐量 Pathrate程序與Pathload程序應用統計分析的模型與計算 方法來確定運營的網絡最大容量和可用帶寬估算值 Pathrate程序與Pathload程序是由美國佐治亞理工學院 Constantinos Dovrolis開發和維護的 最新版本分別是2.4.1和1.3.2 維護網站的地址是：/fac/Constantinos.Dovrolis/pathrate.html /fac/Constantinos.Dovrolis/pathload.html 21計算機網絡高級教程開源工具包13 Nettest程序 Nettest程序是由美國勞倫思伯克利研究室開

10、 發和維護的 設計Nettest程序的目的就是要在一個安全的 環境中執行網絡測試。Nettest程序要求參加 測試的主機在測試之前，要對自己的身份進 行驗證，以防止未授權的主機啟動帶寬密集 等有害測試或攻擊 源代碼下載的地址：/boverhof/nettest/download_info.html 22計算機網絡高級教程開源工具包14 Netlogger程序 由勞倫思伯克利研究室開發的網絡測試應用 程序 用于監視網絡主機與設備，它允許網絡管理 員在網絡中設置監視點，在文件中記錄網絡 中分布式應用程序的活動、活動的時間與日 志，并提供分析工具，以圖形化界面顯示分 析結果 最新版本是1.0版 Ne

11、tlogger的Web網站地址為 /NetLogger/23計算機網絡高級教程開源工具包15 tcptrace程序 由美國Ohio大學Shawn Ostermann開發 通過分析網絡上TCP會話，來查找網絡中存 在問題，分析網絡的吞吐量、數據包回程時 間、數據包序列、重傳與窗口大小，以及 TCP會話的其他特性 Web網站地址：/software/tcptrace/ 24計算機網絡高級教程開源工具包16 net-snmp軟件包 ntop應用程序是由意大利Pisa大學開發 可以根據消耗大部分網絡系統資源的主 機和協議，顯示網絡的資源利用率， 監視網絡流量及發展趨勢 Web網站地址： http:/w

12、ww. 25計算機網絡高級教程網絡環境中應用程序性能測量軟件26計算機網絡高級教程網絡環境中應用程序性能測量利用測試網絡進行測量利用實際運行的網絡進行測量利用網絡仿真器進行仿真測量利用網絡模擬器進行性能模擬27計算機網絡高級教程開源工具包17 dummynet應用程序 dummynet是FreeBSD內部的系統工具軟件， 是一種典型的網絡模擬工具 網絡特性仿真：帶寬限制路由特性數據包延遲特性數據包丟失有限包隊列與加權公平隊列WFQ Web網站地址：http:/info.iet.unipi.it/luigi/ip_dummynet/28計算機網絡高級教程開源工具包18 NIST Net程序 NI

13、ST Net程序是由美國國家標準和技術研究所NAST研究和測試IP網絡動力學方法而開發的網絡模擬軟件包 NIST Net由五個部分組成：用于截獲網絡數據包的Linux內核模塊用于添加、刪除或修改網絡模擬規則的命令行工具模塊用于添加、刪除或修改網絡模擬規則的圖形X-Windows工具模塊用于監控和統計對應網絡模擬規則的網絡數據的Linux內核模塊和應用程序用于截獲網絡數據包，并將這些包重定向到一個備用位置的Linux內核模塊 Web網站地址： /nistnet/requestform.html 29計算機網絡高級教程開源工具包19 traffic程序 由Robert Sandilands開發的一

14、種網絡流量生成 器程序 允許一個UNIX工作站或服務器仿真多個網絡 工作站生成的網絡流量，提供一種在實際運行 的網絡上對不同類型的網絡流量進行仿真，形 成不同類型的數據包在網絡上疊加的實際流量 狀況，以便對研究實際運行的網絡的性能 Web網站地址： /traffic.html 30計算機網絡高級教程Internet網絡協議仿真和建模軟件 31計算機網絡高級教程開源工具包20 net-snmp軟件包 SSFNet是一個Internet網絡協議的仿真和建模軟件，以基于java和C+的SSF（Scalable Simulation Framework）的軟件框架所組成 作為教育和科學研究用途的SSF

15、Net是開放軟件，可擴展仿真建模的并行運算環境允許用戶 按需要進行補充和修改 主要支持IP包級別以上的細粒度仿真，鏈路層和物理層的協議模型以獨立的組件方式提供 Web網站地址： /exchangePage.html32計算機網絡高級教程開源工具包21 NS網絡模擬器網絡模擬器的研究起源于1989年的REAL網絡模擬器；1995年得到美國DARPA的支持，也就是題目為VINT（virtual InterNet Testbed）多協議網絡模擬器的研究；由LBL、Xerox PARC、UCB與USC/ISI合作完成；目前網絡模擬器NS的開發由DARPA的SAMAN與NSF的CONSER項目的支持。3

16、3計算機網絡高級教程NS網絡模擬器特點 不同粒度的抽象要研究網絡的行為可能涉及網絡拓撲、網絡性能、服務質量、組播支持、網絡安全與移動網絡等不同的對象與不同的條件，網絡仿真器需要能夠提供不同粒度的抽象，允許單一的網絡模擬器既能夠模擬出底層詳盡的細節，又能夠進行高層的較為宏觀的行為模擬；網絡模擬器既需要對網絡不同層次的模擬，又需要多層次不同條件組合下綜合的行為模擬；網絡模擬器允許使用者在綜合考慮以上因素的基礎上，對網絡在不同條件下的行為特征進行全面、有效地的研究的能力。34計算機網絡高級教程真實狀態的仿真一個理想的網絡模擬器除了可以獨立地在模擬軟件中，“模擬”不同的網絡運行條件，還需要“仿真”實際

17、運行網絡對象，將真實網絡的分組引入到模擬器中，與實際網絡中的結點實現交互，但是做到這一點是非常困難的；網絡模擬器NS在這方面做了一些嘗試，但是離實際應用還是有很大的距離。35計算機網絡高級教程場景的自動生成如何在一組適當的網絡運行場景下，完成被測試協議的行為模擬，得出一系列有效的測試結果，這是設計網絡模擬器的重要目標；網絡模擬器NS提供了相關的場景生成工具，用戶可以通過編寫適合自己設計的網絡環境的腳本，由網絡模擬器NS自動創建復雜的拓撲結構、業務模型、鏈路狀態，達到場景的自動生成的目的。36計算機網絡高級教程結果的可視化網絡模擬器NS為用戶提供動畫工具，為用戶增加動態過程的演示與描述是十分重要

18、的。系統的可擴充性網絡模擬器NS通過自身編程模型的設計與用戶自己設計網絡環境的腳本的方式，使得系統具有很好地可擴展性。37計算機網絡高級教程NS基本設計思想網絡模擬器NS是一種離散事件模擬器；典型的事件是分組到達、超時等。一個分組接收的處理會引起更多分組的發送。模擬器將不斷地處理這樣一個個的事件，直到所有的事件被處理完或者某一個特定的事件發生為止；網絡模擬器NS的核心是一個離散事件模擬引擎；網絡模擬器NS中有一個“調度器”（scheduler）類，負責記錄當前的時間，調度網絡事件隊列中的事件，提供函數產生新事件，指定事件發生的時間；有了離散事件模擬引擎，用戶原則上就可以對網絡事件進行模擬。38

19、計算機網絡高級教程針對網絡模擬，網絡模擬器NS已經預先做了大量的模型化的工作，對網絡系統的通用實體進行了建模，如鏈路、隊列、分組與結點等，并用面向對象的方法實現了這些實體的特性與功能，形成了規模很大的網絡模擬器構件庫；用戶可以利用這些構件，進行少量的擴展與組合，形成符合用戶要求的網絡系統模型，然后再進行模擬；網絡模擬器NS的構件庫覆蓋了廣域網、城域網、局域網、移動網絡以及衛星通信網絡，也覆蓋了層次型路由、多播路由、動態路由等多種路由方法；構件庫還能夠提供隨機數產生、隨機變量產生與積分等數學計算工具。 39計算機網絡高級教程NS-2經過不斷地改進，出現了很多版本；在NS2.1b6版開始，開始加入

20、了對無線移動結點的支持；在NS2.1b9版開始，NS開始對目錄結構進行了調整，新的版本號表示為NS2.26；NS作為一種開放源代碼的網絡模擬器已經被很多網絡研究人員，尤其是學生使用；NS2.1b3之后的版本可以從/nsnam/dist獲得 40計算機網絡高級教程開源工具包22 網絡模擬工具OPNET OPNET Modeler網絡模擬工具是1986年由美國MIT的兩位博士研究開發；1987年開始商業化；目前廣泛應用于網絡設備制造商、網絡運營商、大型網絡系統，以及銀行網絡、保險企業網絡、校園網以及軍事網絡中。 41計算機網絡高級教程主要功能對于實際運行的企業網，OPNET調用標準組網模型，對網絡

21、的數據流實際狀況進行模擬，以評價網絡運行狀態，以及造成網絡系統性能瓶頸的類型和位置；對于實際運行的傳輸網絡，OPNET可以實現應用層的流量模擬，尋找網絡設備、服務器配置中出現的錯誤和參數不合適的情況；對于網絡研究人員，OPNET提供一個開放的環境，使研究人員可以根據被研究的設備、協議與算法，在多個層次進行定義和模擬，以確定被研究的設備、協議與算法的性能優劣。42計算機網絡高級教程主要技術特點 層次化的結構 采用面向對象的模擬方式 采用離散事件驅動的建模方法 開發源代碼 采用混合建模方法，能夠提供多種模型庫 應用領域廣 43計算機網絡高級教程主要應用領域端端結構的設計系統級的仿真新的協議開發和優化網絡應用的優化與性能分析44計算機網絡高級教程基本工作原理 采用離散事件驅動的建模方法，事件指的是網絡狀態的變化；通信模擬機制的核心是離散事件驅動的事件調度器（event scheduler），它對所有的進程模塊要求完成的事件按事件發生的時間進行列表和排序；事件調度器維護一個具有優先級的隊列，按事件發生的時間進行排序，遵循先進先出FIFO的原則順序執行事件；各個模塊之間的通信采用基于包的仿真（simulation on packet level）機制來模擬物理網絡中網絡設備之間，以及網絡設備內部包的傳輸與處理過程。45計算機網絡高級