华中科技大学硕士学位论文网络路由仿真平台的设计与实现姓名：朱佳申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：石坚20070604摘要随着通信技术和高速网络技术的发展，网络上的多媒体应用对网络信息传输提出了更高的要求，路由技术的研究也越来越深入。
由于路由算法是路由技术的核心，因而研究人员投入了大量的精力在这方面，不断发展和提出了各种新的路由算法。
如何对这些路由算法进行性能评价是一个值得大力研究的课题。
本文开发了一个实用的、开放性强的、界面友好的、集仿真过程与图形显示数据分析于一体的网络路由仿真平台RSP。
该平台可随机产生有线网络拓扑图、蜂窝移动网络拓扑图、Ad Hoc网络拓扑图，由用户选择或添加被测试的路由算法，根据仿真执行过程中记录下的参数有效的测试和比较路由算法的性能。
本文主要工作如下：（1）根据有线网络的空间分布特性，实现了基于人口密度的有线网络节点分布建模。
（2）根据蜂窝移动网络的空间分布特性，采用遗传算法解决了无线基站的选址优化问题。
（3）根据Ad Hoc网络的节点运动特性，分析了节点的移动模型，实现了参考点组移动模型。
（4）根据实际网络的链路连接特性，分析了Waxman和Doar这两种随机链路生成算法，并采用Doar算法实现了随机链路的生成。
（5）对源路由算法和分布式路由算法的性能评价度量进行了分析，确定了算法性能评价的主要性能指标。
（6）设计了路由算法接口，实现了开放式路由仿真，用户只需按照路由算法接口的标准编写路由算法程序，网络路由仿真平台就可以动态加载该路由算法程序。
关键词：路由仿真有线网络蜂窝移动网络Ad Hoc网络网络链路AbstractWith the development of communication and high-speed network technology, the network information transmission is required for higher performance by the multi-media applications on the network. And the research, about routing technology, is increasingly in-depth. Since routing algorithm is the core of routing technology, on which the researchers have put many of their efforts, and various routing algorithm have been put forward.This thesis exploits a network routing simulation platform — RSP, which is practical and open, and has a friendly interface and integrates three functions including simulating process, figure show and data analysis. This simulator can create wired network topology, cellular network topology and Ad Hoc network topology randomly. The tested routing algorithms can be selected or appended by users in this software. This simulator records several parameters to test the performance of routing algorithms effectively.The major work of the thesis can be outline as follows:(1) According to the specific properties of the wired networks’ space distribution, we implement the model of wired network topology nodes, which is based on population density.(2) According to the specific properties of the cellular networks’ space distribution, we used genetic algorithms to solve the site optimization problem of wireless base station.(3) According to the motion features of the Ad Hoc network nodes, we analyse the model of the mobile node, and implement the reference point group mobility model.(4) According to the link connection properties of actual network, we analyse the Waxman arithmetic and Doar arithmetic, and implement random link generation with the Doar arithmetic.(5) Analyse the performance evaluation of the source routing algorithm and distributed routing algorithm, and determine the main performance indicators of the algorithm performance evaluation.(6) Design a routing algorithm interface and realize the open routing simulation. According to the routing algorithm interface standard, users can code routing algorithm program, which can be loaded dynamically by RSP.Key words:Routing simulation Wired network Cellular networkAd Hoc network, network links独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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保密□，在年解密后适用本授权书。
不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日1 绪言1.1 课题背景随着网络技术的飞速发展，许多诸如视频会议、推送技术、大规模协作计算、为用户群进行软件升级、网络代理、镜像和高速缓存站点等的多媒体应用，都对网络传输和网络服务提出了更高的要求[1]，使得网络路由技术成为网络多媒体信息传输的关键技术之一。
因此，研究人员不断地提出新的路由算法以满足这些实时业务服务质量的需要。
但许多不断被提出的路由算法都只是停留在理论阶段，如何评测和比较它们的性能，是研究人员需要解决的另一问题。
传统的小范围的物理实验和理论计算以及依据经验的评断往往是不充分的，甚至是不科学的；建造一个实际的路由实验环境，需要大量的经费，同时难以更改配置和共享，甚至有些新的思想和方法在现实网络环境下无法测试；而介于传统的物理实验和理论计算之间的网络仿真技术，可以通过建立网络模型为路由协议算法的验证和比较提供一个更为真实可靠的测试手段，有效的降低网络建设中的盲目性以及投资风险。
因而，它己成为一种被广大研究者及网络设计人员所采纳的用于评价新的网络协议的主要方式。
Noronha和Tobagi研究证明：路由算法在随机生成的网络拓扑下的仿真性能与其实际应用性能几乎相同[2]。
Estrin 也提出：采用建立网络测试模拟系统的方法虽然会丢失一些细节信息，但其具备更好的灵活性和共享性[3]。
这两点结论无疑为路由算法仿真的可靠性提供了有力的理论支持。
此外，网络仿真技术以其独有的方法能够为网络的规划设计提供客观、可靠的定量依据，缩短网络建设周期，提高网络建设中决策的科学性，降低网络建设的投资风险。
1.2 课题来源本课题来源于广东科技攻关项目《无线网络路由技术与性能的分析与研究》，项目合同编号为2004b10101041。
本课题主要开发了一个专门用于测试路由算法的网络路由仿真平台RSP （Routing Simulation Platform）。
它是一个采用Visual C++ 6.0编写的面向对象的仿真测试软件，可随机产生有线网络拓扑、蜂窝移动网络拓扑和Ad Hoc网络拓扑，由用户选择或添加被仿真的路由算法，根据仿真执行过程中记录下的参数测试路由算法的性能。
1.3 网络路由仿真技术述评1.3.1 网络路由仿真技术的概念和特点由于规模的庞大和代价的惊人，在真实网络上进行网络规划与设计或协议的开发与评价都是非常困难的，因此，网络仿真技术就成为必要的工具[4]。
网络仿真技术是一种采用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取特定的网络特性参数的技术[5]。
研究人员可通过特定的网络仿真技术，建立反映真实网络特征的网络模型，模拟网络流量在实际网络中传输、交换和复用的过程，在此过程中获取网络全局性能统计量、网络节点的性能统计量、网络链路的流量和延迟等网络特性参数。