OPNET在IP網(wǎng)中的應(yīng)用

易長(zhǎng)慶

摘? 要： 針對(duì)IP網(wǎng)運(yùn)行管理過(guò)程中面臨的分析驗(yàn)證需求和設(shè)備經(jīng)費(fèi)之間的矛盾，在分析OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的可行性的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)IP網(wǎng)的OPNET建模與仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)IP網(wǎng)的低成本高有效性的維護(hù)與管理。

關(guān)鍵詞： OPNET;IP網(wǎng)

【Abstract】： Aiming at the contradiction between the analysis and inspection requirements and equipment funds faced in the operation and management of IP network， on the basis of analyzing the feasibility of the introduction of OPNET network simulation technology into network operation and maintenance， through the modeling and simulation of OPNET of IP network， the maintenance and management of low cost and high effectiveness of IP network are realized.

【Key words】： OPNET; IP network

0? 引言

目前，IP網(wǎng)作為承載網(wǎng)已成為趨勢(shì)與現(xiàn)實(shí)。這就要求崗位人員不僅掌握網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，并且具備網(wǎng)絡(luò)性能方面的分析與研究能力。但是，由于設(shè)備全天時(shí)工作，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格昂貴等原因，不便于崗位人員在真實(shí)環(huán)境下通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬、分析線路故障及原因，從而影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維水平的進(jìn)一步提高。為此，將OPNET網(wǎng)絡(luò)建模仿真技術(shù)引入，利用其先進(jìn)的建模機(jī)制、完備的模型庫(kù)和完善的外部接口，結(jié)合其豐富的統(tǒng)計(jì)量收集和分析功能，提高崗位人員運(yùn)用、分析和網(wǎng)絡(luò)的能力。

1? OPNET概述及可行性分析

1.1? OPNET概述

OPNET軟件是仿真真實(shí)生活的網(wǎng)絡(luò)、評(píng)估它們的性能并在潛在問(wèn)題出現(xiàn)之前識(shí)別這些問(wèn)題的一項(xiàng)優(yōu)秀的工具。其允許使用者依據(jù)需要采用簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的拓?fù)?，學(xué)習(xí)和評(píng)估多樣化的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，形象化地展示各種聯(lián)網(wǎng)概念，并演示在不同條件下網(wǎng)絡(luò)性能是如何變化的。

1.2? OPNET應(yīng)用可行性分析

OPNET具備靈活的層次建模方式，能夠支持所有網(wǎng)絡(luò)研究相關(guān)通信、設(shè)備與協(xié)議。其網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)建立在OSI協(xié)議體系模型基礎(chǔ)上，包括三層建模域（如圖1所示）。該種模型架構(gòu)符合IP網(wǎng)的架構(gòu)

體系。同時(shí)，OPNET采用模塊化、圖形化的建模方式，適合非編程專業(yè)人員進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的建模仿真，可以保證仿真結(jié)果的時(shí)效性。

OPNET常用的統(tǒng)計(jì)量包含誤碼率、吞吐量、丟包率、負(fù)載量、網(wǎng)絡(luò)延遲等網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)。上述統(tǒng)計(jì)量涵蓋了IP網(wǎng)的重要測(cè)試指標(biāo)。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需求還可以定義個(gè)性化的統(tǒng)計(jì)量。通過(guò)選擇不同的統(tǒng)計(jì)量，可以真實(shí)、有效地反映出網(wǎng)絡(luò)性能，為后續(xù)分析提供決策。

綜上所述，應(yīng)用OPNET可以從架構(gòu)、業(yè)務(wù)和指標(biāo)等方面全面、真實(shí)地模擬業(yè)務(wù)IP網(wǎng)，反映出網(wǎng)絡(luò)的局部或整體性能狀態(tài)，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維提供有效明了的決策輔助手段。

2? 在IP網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1? 華為系列設(shè)備的建模

IP網(wǎng)使用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備（如華為系列），而OPNET模型庫(kù)自帶的設(shè)備模型為3COM、Cisco、Sun等廠家設(shè)備，兩者存在一定的差異。因此，建立華為系列設(shè)備模型庫(kù)是OPNET應(yīng)用于IP網(wǎng)的難點(diǎn)與基礎(chǔ)。

IP網(wǎng)涉及的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括路由器、交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)終端等，分別屬于不同層次，均在節(jié)點(diǎn)域進(jìn)行建模。一個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊。節(jié)點(diǎn)模塊可以分為處理器類、數(shù)據(jù)流類和收/發(fā)機(jī)類三種。處理器功能類的實(shí)現(xiàn)在進(jìn)程域通過(guò)Pro-C編程完成，數(shù)據(jù)流線類和收/發(fā)機(jī)類則通過(guò)管道階段模型實(shí)現(xiàn)。

以路由器為例，對(duì)外路由涉及衛(wèi)星通信路由，需要在基礎(chǔ)模塊內(nèi)添加無(wú)線模塊wlan_port_tx和wlan_ port_rx，分別對(duì)應(yīng)衛(wèi)星通信的上行和下行路由。

2.2? 業(yè)務(wù)流仿真

在完成設(shè)備建模后，就可以建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，如圖2所示。在此基礎(chǔ)上，需要在網(wǎng)絡(luò)上添加業(yè)務(wù)以模擬IP網(wǎng)的運(yùn)行情況。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮砑討?yīng)用業(yè)務(wù)是OPNET應(yīng)用于IP網(wǎng)的又一難點(diǎn)。

IP網(wǎng)的業(yè)務(wù)，既有Http、Ftp、Voice、Remote Login和Database等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用業(yè)務(wù)，也有需要自定義的特殊應(yīng)用業(yè)務(wù)。定義業(yè)務(wù)需要使用工具節(jié)點(diǎn)，如Application Config、Task Config、Profile Config等。

定義業(yè)務(wù)主要的主要步驟如下：

（1）使用Task Congfig工具對(duì)象，配置定制業(yè)務(wù)的每一個(gè)任務(wù);

（2）使用Application Congfig工具對(duì)象，配置定制應(yīng)用;

（3）指定在仿真過(guò)程中要收集的統(tǒng)計(jì)量;

（4）使用Profile Congfig工具對(duì)象，指定采用被配置定制應(yīng)用的一個(gè)用戶概要;

（5）在被仿真的系統(tǒng)中部署所定義的用戶概要。

2.3? 業(yè)務(wù)流仿真

在完成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搭建和業(yè)務(wù)配置的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理假設(shè)場(chǎng)景，就可以模擬特定故障。在此基礎(chǔ)上，可以查看故障現(xiàn)象，包括丟包情況、誤碼情況、

網(wǎng)絡(luò)延遲等。并可以根據(jù)預(yù)案修改相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，驗(yàn)證故障是否得以解決。在此過(guò)程中，不影響實(shí)際設(shè)備的使用。

為反映故障現(xiàn)象，需要按需分別勾選節(jié)點(diǎn)仿真量和全局仿真量，如圖3所示。其中，節(jié)點(diǎn)仿真量?jī)H反映單一設(shè)備的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，全局仿真量反映整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，觀察結(jié)果時(shí)一般先觀察全局統(tǒng)計(jì)量發(fā)現(xiàn)故障，再觀察節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)量定位故障。

按需設(shè)置仿真時(shí)間后運(yùn)行仿真。若軟件安裝存在問(wèn)題或其它模型庫(kù)文件匹配等問(wèn)題，運(yùn)行面板會(huì)出現(xiàn)紅色告警信息，所建網(wǎng)絡(luò)模型不能運(yùn)行。若無(wú)告警，所建網(wǎng)絡(luò)模型可以運(yùn)行，但仍可能出現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果不正確的情況。此時(shí)需要查看DES日志。一般來(lái)說(shuō)，一次運(yùn)行產(chǎn)生3條或以下的DES日志，則說(shuō)明仿真配置正確，且OPNET未識(shí)別出異常。否則，就要根據(jù)DES日志進(jìn)行分析修改模型配置參數(shù)。

3? 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)IP網(wǎng)日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及繁雜的業(yè)務(wù)類型，采用OPNET進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能仿真和分析，不失為一次積極且有意義的探索。通過(guò)對(duì)IP網(wǎng)的建模仿真，可以使崗位人員一方面加深了對(duì)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和技術(shù)的理解，另一方面提高了對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析、優(yōu)化和維護(hù)管理的能力。

參考文獻(xiàn)

Adarshpal S. Sethi， Vasil Y. Hnatyshin. 王玲芳， 母景琴[譯]. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真OPNET實(shí)用指南[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2014.

龍華. OPNET Modeler與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真[M]. 西安電子科技大學(xué)， 2006.

楊兵. 基于packet tracer5. 3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J]. 軟件， 2012， 33（8）： 113-115.

張旭華， 劉行舟， 盧樹永， 曲超. 基于OPNET的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)研究[J]. 東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2013（10）： 63-66.

張雷. AresNet： 一種用于研究和實(shí)驗(yàn)評(píng)估的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[J]. 軟件， 2018， 39（3）： 187-193.

趙鵬， 褚劍， 周波. 基于開源硬件平臺(tái)的分布式網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量系統(tǒng)研究[J]. 軟件， 2015， 36（8）： 150-154.

牟億， 趙欽， 馬嚴(yán). 基于模板的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置系統(tǒng)[J]. 軟件， 2015， 36（11）： 52-55.

林瑜華， 莫家慶. 基于OPNET的網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)， 2011（8）： 39-42.

曹龍江， 張勖， 王錕， 等. 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流量模擬技術(shù)[J]. 軟件， 2015， 36（2）： 14-19.

關(guān)勇， 劉春曉. 無(wú)線Mesh 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用[J]. 軟件， 2015， 36（5）： 20-23.