交换机及交换网仿真技术研究

论文摘要

随着互联网的迅猛发展,对网络性能的研究已经引起越来越多的人的关注。而交换机作为网络的基本构成,在网络性能研究中具有十分重要的地位。因此为研究交换机和交换网络而设计的交互式实验环境和仿真工具具有非常重要的意义和作用。本论文在对当前流行的仿真工具和交换式局域网进行了深入的分析和研究的基础上,设计开发了一个交换机和交换网络仿真系统,并使用该系统对单个交换机和三级交换机网络进行了仿真。论文首先介绍了网络仿真技术在国内外的发展现状和交换机的基本特点。深入研究了时下流行的几种网络仿真工具,并在资料缺乏的情况下,通过分析数量庞大的程序行代码,重点对Stanford大学开发的交换机仿真工具SIM进行了深入剖析。其实没有一种网络仿真工具是万能的,能够很好地仿真所有的网络。我们的研究目标是一种新的局域网环境——Internet的尽力服务与控制系统的实时传输并存的网络环境,我们把它称之为R／B（Real-time and Best-effort）网络环境。文章通过分析现有三种典型局域网的结构特点和新的网络应用要求,引出了我们的R／B设想和研究意义。通过分析这种网络的特点,进而设计了适合该类型网络的仿真工具。由于现有的SIM是一个单交换机仿真工具,所以其并不适用于交换网络的仿真。本文借鉴SIM工具的交换机仿真技术,并结合设想中的网络环境的特点,设计和实现了我们的交换机与交换网络仿真工具SwitchSim,同时也为工具选择和实现了具有典型特点的负载模型和分组调度算法。通过深入研究时间片系统仿真机制的工作原理和仿真方法,为工具设计了贴近R／B交换机和交换网的时间片仿真策略。文中还借鉴和分析了现有仿真工具NS2的随机数实现方法,实现了工具的随机数发生器。论文的最后使用我们设计的SwitchSim系统对单个交换机和三级交换机网络进行了仿真和演示,体现出了其良好的仿真能力和效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 网络仿真的现状
• 1.3 交换机概述
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 论文结构
• 2 仿真工具研究
• 2.1 OPNET工具
• 2.2 NS工具
• 2.3 SIM工具剖析
• 3 实时与尽力服务并存的交换式局域网设想
• 3.1 三种典型局域网
• 3.2 实时与尽力服务并存的设想
• 4 设计一个SwitchSim
• 4.1 SwitchSim的组网形式
• 4.2 SwitchSim交换机结构考虑
• 4.3 设计中程序结构的安排
• 4.4 典型流量负载模型的嵌入
• 4.5 典型分组调度算法
• 4.6 SwitchSim的两个技术
• 4.7 SwitchSim与SIM工具的比较
• 5 SwitchSim系统的应用
• 5.1 单个交换机的仿真
• 5.2 三级交换机网络的仿真
• 结语
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的学术论文
• 后记