NS3網絡仿真：從基礎到前沿

目錄

第1章NS3概述

1.1NS3網絡仿真的場景和意義

1.1.1網絡架構優化

1.1.2協議性能評估

1.1.3網絡安全評估

1.1.4網絡技術教學

1.2NS3對比其他主流仿真工具的差異化優勢

1.2.1NS2

1.2.2OMNeT++

1.2.3Mininet

1.2.4CORE/EMANE

1.2.5NS3的差異化競爭力

1.2.6綜合對比與適用場景

1.3NS3社區與開源項目介紹

1.3.1核心開源項目分析

1.3.2NS3社區生態與協作模式

1.4Linux環境下NS3的源碼安裝與編譯

1.5NS3源碼目錄架構解析

1.5.1頂層目錄結構

1.5.2src核心模塊詳解

1.5.3其他關鍵目錄功能

1.5.4源碼架構設計理念

1.6NS3預置腳本編譯運行方法

1.6.1預置腳本的分布與分類

1.6.2編譯與運行流程

1.7用戶自定義腳本編譯運行方法

第2章仿真工具鏈集成

2.1網絡協議解析工具——Wireshark

2.1.1Wireshark的使用方法

2.1.2Wireshark的過濾技巧

2.2跨平臺可視化框架——Qt

2.2.1Qt Network模塊簡介

2.2.2基於QTcpSocket的通信模塊的實現

2.2.3QGraphicsView網絡拓撲可視化

2.3網絡安全算法庫——Scapy

2.3.1Scapy實現多線程SYN Flood攻擊

2.3.2Scapy實現UDP洪水攻擊

第3章NS3架構與編程模型

3.1模塊化架構與擴展設計

3.1.1基礎模型與網絡層次映射

3.1.2模塊化架構的設計原則

3.1.3擴展設計方法

3.2基礎模型

3.2.1信道模型

3.2.2節點模型

3.2.3設備模型

3.2.4路由模型

3.2.5TCP可靠傳輸模型

3.2.6擁塞控制模型

3.2.7應用模型

3.2.8數據包模型

3.3屬性變量

3.3.1模型的元信息註冊與訪問接口——TypeId

3.3.2屬性變量在TypeId中的聲明規範

3.3.3屬性變量的多種訪問方法

3.3.4信道模型的屬性變量

3.3.5節點模型的屬性變量

3.3.6設備模型的屬性變量

3.3.7路由模型的屬性變量 

3.3.8TCP可靠傳輸模型的屬性變量

3.3.9擁塞控制模型的屬性變量

3.3.10應用模型的屬性變量

3.4聚合模型

3.4.1節點、設備、協議棧的聚合關系

3.4.2聚合模型間的雙向訪問

3.4.3聚合模型的屬性變量配置方法

第4章NS3常用關鍵技術

4.1命令行參數的獲取

4.1.1命令行相關類及接口

4.1.2示例： 從命令行獲取拓撲矩陣

4.1.3示例： 從命令行獲取鏈路性能參數矩陣

4.2NS3智能指針技術

4.2.1C++智能指針的原理

4.2.2NS3的智能指針實現機制

4.3Trace機制與回調函數

4.3.1屬性變量Trace和回調函數原型聲明

4.3.2自定義類的屬性變量Trace

4.3.3示例： Trace鏈路誤碼丟包事件

4.3.4示例： Trace設備參數

4.4路由

4.4.1動態路由協議及接口

4.4.2靜態路由及接口

4.5計劃事件調度器

4.5.1實現定時器功能

4.5.2定時器案例

4.6NS3網絡應用

4.6.1TCP網絡應用

4.6.2UDP網絡應用

4.6.3ping網絡應用

4.7日誌系統

4.7.1NS3的日誌分類及接口

4.7.2NS3日誌使用案例

第5章NS3高級特性及使用

5.1Socket通信與自定義協議開發

5.1.1Socket API接口

5.1.2半異步TCP編程

5.1.3異步TCP編程

5.1.4TCP Socket數據黏滯與處理

5.1.5TCP Socket文件傳輸

5.2FlowMonitor流量性能分析框架

5.2.1FlowMonitor的基本接口的使用方法

5.2.2按端口/協議統計數據流性能

5.3半物理半虛擬網絡接口

5.3.1TapBridge原理剖析與接口使用

5.3.2TapBridge實現ping虛擬網絡

5.3.3TapBridge物理節點+虛擬網絡 

5.3.4TapBridge虛擬節點+物理網絡 

5.4網絡追蹤技術

5.4.1NS3 pcap相關接口及使用

5.4.2pcap與Wireshark結合使用

第6章NS3典型網絡仿真案例

6.1交換機網絡仿真案例

6.1.1星形網絡(一服務機多客戶機)仿真

6.1.2擁塞控制算法公平性分析

6.1.3瓶頸節點隊列模型仿真

6.2無線AP網絡仿真案例

6.2.1高丟包場景下BBR算法性能仿真及調優

6.2.2高丟包場景下擁塞控制算法性能仿真

6.3混合網絡(P2P+CSMA)仿真

6.3.1仿真場景

6.3.2仿真代碼

6.4AdHoc網絡仿真

6.4.1AdHoc路由協議介紹

6.4.2AdHoc移動模型與配置示例

6.4.3AdHoc車聯網仿真

第7章經典擁塞控制算法仿真

7.1擁塞控制算法的原理

7.2高速網絡下的擁塞控制算法的性能對比

7.2.1場景設計

7.2.2仿真實現

7.3帶寬侵占現象

7.4不同隊列長度下的帶寬侵占研究

7.4.1場景設計

7.4.2仿真實現

7.5AQM下的帶寬侵占研究

7.5.1場景設計

7.5.2仿真實現

第8章自定義擁塞控制算法

8.1TcpCongestionOps類擴展接口

8.1.1派生新算法類

8.1.2類型系統註冊實現

8.1.3算法註冊與啟用

8.2基於丟包反饋型擁塞控制算法

8.2.1擴展實現丟包率統計

8.2.2基於丟包反饋的擁塞控制算法——TcpLbcc

8.3基於丟包區分改進CUBIC算法

8.3.1基於ACK序列差值的丟包分類算法

8.3.2CUBIC中集成丟包區分算法

第9章基於LTE的網絡仿真

9.1LTE的基本概念

9.1.1技術定義

9.1.2網絡架構

9.1.3關鍵技術

9.2LTE應用範圍

9.2.1移動寬帶接入

9.2.2物聯網

9.2.3公共安全網絡

9.2.4車聯網

9.3NS3中的LTE模塊的接口與用法

9.3.1模塊組成

9.3.2典型仿真流程

9.4LTE車聯網仿真案例

9.4.1仿真場景設計

9.4.2仿真代碼實現

9.5高鐵網絡仿真案例

9.5.1仿真場景設計

9.5.2仿真代碼實現

第10章衛星網絡仿真

10.1衛星網絡介紹

10.1.1歷史背景

10.1.2應用場景

10.1.3發展現狀

10.1.4衛星網絡的分類

10.2NS3動態網絡仿真關鍵技術

10.2.1信道屬性動態修改

10.2.2網絡拓撲動態重構

10.3衛星網絡仿真關鍵技術

10.3.1STK衛星網絡建模

10.3.2衛星拓撲計算

10.4衛星網絡仿真實現

10.4.1系統架構

10.4.2STK數據源組件設計

10.4.3NS3仿真程序

第11章半物理半虛擬網絡仿真

11.1TCP拒絕服務虛擬環境的構建

11.1.1TCP拒絕服務的攻擊原理

11.1.2基於Scapy庫構建物理攻擊節點

11.1.3基於NS3構建被攻擊虛擬網絡

11.1.4實施TCPSYN攻擊並測試

11.2邊緣計算虛擬環境的構建

11.2.1基於NS3的邊緣網絡建模

11.2.2輕量化邊緣計算節點的實現

11.2.3實施圖像目標檢測

參考文獻