基于NS2的AODV协议的修改与仿真的实现

最近在用ns2帮别人做移动自组网aodv协议的改进仿真实验，学习了路由仿真方面的不少知识，顺手记录下来。

ns2的安装

查阅网上资料发现ns2可以在cygwin上安装，为了省事就用cygwin安装了ns-2.35。具体的安装步骤可以参考下面的参考资料。

AODV协议的改进

ns2安装好后，所有的协议都存在ns-2.35目录下面打开aodv目录，里面就是aodv协议相关的代码了，其中aodv.cc是协议的主要代码，代码中关键的地方都有英文注释还是比较好理解的。

//收到的数据包都会先进入这个方法
void AODV::recv(Packet *p, Handler*) {
struct hdr_cmn *ch = HDR_CMN(p);
struct hdr_ip *ih = HDR_IP(p);assert(initialized());//assert(p->incoming == 0);// XXXXX NOTE: use of incoming flag has been depracated; In order to track direction of pkt flow, direction_ in hdr_cmn is used instead. see packet.h for details.
//如果是AODV的数据包，进入recvAODV方法if(ch->ptype() == PT_AODV) {ih->ttl_ -= 1;recvAODV(p);return;}/**  Must be a packet I'm originating...*/
if((ih->saddr() == index) && (ch->num_forwards() == 0)) {/** Add the IP Header.  * TCP adds the IP header too, so to avoid setting it twice, we check if* this packet is not a TCP or ACK segment.*/if (ch->ptype() != PT_TCP && ch->ptype() != PT_ACK) {ch->size() += IP_HDR_LEN;}// Added by Parag Dadhania && John Novatnack to handle broadcastingif ( (u_int32_t)ih->daddr() != IP_BROADCAST) {ih->ttl_ = NETWORK_DIAMETER;}
}/**  I received a packet that I sent.  Probably*  a routing loop.*/
else if(ih->saddr() == index) {drop(p, DROP_RTR_ROUTE_LOOP);return;}/**  Packet I'm forwarding...*/else {/**  Check the TTL.  If it is zero, then discard.*/if(--ih->ttl_ == 0) {drop(p, DROP_RTR_TTL);return;}}
// Added by Parag Dadhania && John Novatnack to handle broadcastingif ( (u_int32_t)ih->daddr() != IP_BROADCAST)rt_resolve(p);elseforward((aodv_rt_entry*) 0, p, NO_DELAY);
}

//根据aodv包的类型不同，进入不同的方法
void AODV::recvAODV(Packet *p) {struct hdr_aodv *ah = HDR_AODV(p);assert(HDR_IP (p)->sport() == RT_PORT);assert(HDR_IP (p)->dport() == RT_PORT);/** Incoming Packets.*/switch(ah->ah_type) {case AODVTYPE_RREQ:recvRequest(p);break;case AODVTYPE_RREP:recvReply(p);break;case AODVTYPE_RERR:recvError(p);break;case AODVTYPE_HELLO:recvHello(p);break;default:fprintf(stderr, "Invalid AODV type (%x)\n", ah->ah_type);exit(1);}}

recvRequest、recvReply、recvError、recvHello对应的就是收到控制包后不同的处理方法。与之对应的send***就是发送数据包时对应的方法。

添加ns2协议

一般不建议直接修改原始的aodv协议，可以将修改的协议作为新协议添加进ns2中，具体步骤如下：

common/packet.h
– 添加static const packet_t PT_XXX = XX;注意修改最后PT_NTYPE的值
– 添加type==PT_XXX ||
– 添加name_[PT_XXX] = 'xxx'
trace/cmu-trace.h
– 添加void format_caodv(Packet *p, int offset)方法
trace/cmu-trace.cc
– 对应aodv的头文件，添加新协议的头文件
– 添加CMUTrace：：format_xxx(Packet *p , int offest)函数，内容参考format_aodv函数的
– 在void CMUTrace::format(Packet* p, const char *why)函数中参照aodv的写法添加case PT_XXX: format_xxx(p, offset); break;
queue/priqueue.cc
– 在case PT_AODV下面添加case PT_XXX:
tcl/lib/ns-packet.tcl
– 搜索AODV，然后在AODV的下面添加XXX，表示声明。
tcl/lib/ns-lib.tcl
– 添加XXX{set ragent [$self create-xxx-agent $node]}
– 添加
Simulator instproc create-xxx-agent { node } { set ragent [new Agent/XXX[$node node-addr]] $self at 0.0 "$ragent start" $node set ragent_ $ragent return $ragent }
tcl/lib/ns-mobilenode.tcl
– 为了设置协议的混杂模式，添加
# Special processing for XXX set xxxonly [string first "XXX" [$agent info class]] if {$xxxonly != -1 } { $agent if-queue [$self set ifq_(0)] ;# ifq between LL and MAC }

协议修改好后，需要对ns2进行重新编译，cd进入ns-2.35目录，输入：make clean&&make

实验仿真

编译成功后，就要进行仿真实验了，一般采用ns-2.35/indep-utils/cmu-scen-gen/目录下的cbrgen.tcl来生成数据流，采用setdest来生成拓扑关系。具体用法如下：

ns cbrgen.tcl [ -type cbr | tcp ] [ -nn nodes ] [ -seed seed ] [-mc connections ] [ -rate rate ]

各参数定义如下：

-type：数据流类型。
-nn：节点数目。
-seed：指定随机种子。
-mc：节点间的最大连接数。
-rate：数据流发送速率。

./setdest -v<2> -n <nodes> -s <speed_type> -m <min_speed> -M <max_speed> -t <simulation_time> -P <pause_type> -p <pause_time> -x <max_X> -y <max_Y>

各参数定义如下：

-v: 指定 setdest 的版本。
-n: 场景中总的节点数目。
-p: 节点在运动到达某一目的点的暂停时间，若设置为 0 则代表不停留。
-s: 节点速度分布情况， uniform 代表均匀分布， normal 代表正态分布。
-m: 节点移动的最小速率。
-M: 节点移动的最大速率。
-P: 节点暂停时间类型。
-t: 网络仿真的持续时间，单位为 s。
-x: 仿真区域的长度，单位： m。
-y: 仿真区域的宽度，单位： m。

仿真需要写tcl文件，可以仿照aodv.tcl的例子写，如果需要开启能量模型，需要在tcl文件中配置能量节点和初始参数。
tcl运行完后会生成“.tr”为后缀的trace文件，trace文件包含了仿真过程中的所有分组调度事件，并按时间排序，具体的trace文件格式可以参照下面的参考文献，trace文件的分析一般采用gawk来提取并统计出仿真数据，最后使用gnuplot画出图形进行对比。具体gawk的使用及各项网络性能指标的公式参看下面的参考资料。
最后，用gnuplot把gawk分析出来的数据画出来就行了，具体方法参看参考资料。

参考资料

cygwin安装ns2.35
加入提取能量模型
trace文件分析
gawk用法介绍
gnuplot用法介绍