一種基于OPNET的小型網絡仿真及分析

摘要：OPNET作為一種最流行的網絡仿真軟件之一，已經被越來越多科研人員使用。文中介紹了OPNET的特點并通過OPNET仿真來分析一個小型星型網絡在增加一個外圍星型網絡的情況下網絡延遲和服務器負載的變化，同時通過仿真，為一個小公司選擇一個最佳的網絡拓撲結構。
關鍵詞：OPNET：星型網絡：仿真：網絡延遲

0 引言
網絡仿真是一種利用數學建模和統計分析的方法模擬網絡行為，從而獲取特定的網絡特性參數的技術。在人們建立新的網絡協議或通信標準等的時候，要想知道它們對網絡性能如吞吐量、網絡延遲等的影響，都離不開網絡仿真。目前網絡仿真技術已經逐漸成為網絡規劃、設計和開發中的主流技術。在當今的信息技術飛速發展的時代，人們對網絡通信的需求也不斷提高。隨著網絡的規模越來越多，網絡的復雜度不斷變大，網絡的性能也變得愈加難測，因而對仿真軟件的要求也越來越高。目前常用的網絡仿真軟件種類比較豐富，主要有Berkeley NS、OMNeT++、SSFNET、OPNET等。OPNET是――個強大的面向對象的通信網絡仿真環境，現在已經受到越來越多研究人員的青睞。文中通過OPNET仿真來分析一個小型的星型網絡在通過一個路由器外加一個星型網絡的情況下，整個網絡的延遲和服務器負載的變化，同時由仿真結果分析對于一個有著固定主機數的小公司，應該使用那種拓撲結構。

1 星型網絡拓撲和OPNET仿真軟件
星型網絡拓撲結構中各個計算機使用各自的線纜連接到網絡中，如果一個站點出現問題，不會影響整個網絡的運行。該結構易于維護，通過交換電纜和工作站的簡單方法可以很容易地確定網絡故障點。整個網絡不會因一個站點的故障而受影響，網絡節點增減方便，是現在最常用的網絡拓撲結構。
OPNET是一種基于離散事件的網絡仿真軟件，它采用分層建模方式，它分為進程建模、節點建模和網絡建模三層。進程建模模擬單個對象的行為，使用有限狀態機進行建模；節點建模是通過使用不同的模塊來描述節點對象的不同行為，展示網絡設備和系統的體系結構；網絡建模是在節點建模階段完成后的行為，它負責把節點建模中建立起來的設備互聯成網絡，編輯網絡的拓撲結構。
OPNET仿真軟件的主要特點包括：采用面向對象的技術；基于事件的有限狀態機建模；無線嵌套的網絡模型；提供詳細的基本模型庫；離散事件驅動的模擬機理；高效的仿真引擎；提供多種業務模型；完全開放的系統；集成的交互式調試工具；豐富的統計和集成分析功能。

2 網絡仿真及結果分析
假設一個實驗室內有三十臺主機，該實驗室內擁有一個星型網絡拓撲結構，由于增加了一個實驗室(15臺主機)，在增加的實驗室中同樣是一個星星拓撲結構，通過路由器把兩個網絡連接起來，根據仿真結果分析在增加額外負載的情況下是否會嚴重影響網絡性能。兩種網絡拓撲結構如下圖所示：

在圖1中，使用了一個交換機，外圍節點代表實驗室的三十臺主機，圖2中通過一個路由器把兩個實驗室的網絡連接在了一起。在這兩個網絡中選擇的交換器為3C―SSII一1100―3300―4s―ae52一e48一ge3，路由器為Cisco2514，鏈路選擇的是10BaseT無屏蔽雙絞線。
選擇仿真統計量為服務器負載和網絡延遲，仿真時間為0．5h，種子數為128，仿真結果如下：