cours-ns3

Introduction à la simulationPrésentation de ns-3Les scripts sous ns-3

Conclusion

Introduction à ns-3

Sébastien Bindel

10 décembre 2013

Sébastien Bindel Introduction à ns-3 1 / 33


Conclusion

Plan

1 Introduction à la simulation

2 Présentation de ns-3

3 Les scripts sous ns-3

4 Conclusion



Conclusion

ContexteLes outilsLes apports de la simulation



Conclusion


Contexte

Les réseauxRéseau -> communication (du niveau physique au niveauapplicatif)Evolution des communicationsMise en place de nouvelles communications

BesoinsTester (e.g. comportement)Analyser (e.g. performance)

ProblématiqueCoûtTemps de mise en oeuvre



Conclusion


Les outils

Les outils mathématiquesLes graphesLoi d’Erlang

Les outils de simulationnsomnet++

Implémentation réelle



Conclusion


Les apports de la simulation

Simuler le réseau

Simuler l’activité du réseau

Outils de visualisation et d’analyse

Possibilité d’être proche de la réalité

Ne nécessite pas d’investissements particulier



Conclusion

Présentation généraleOutilsQuelques possibilités de simulation dans ns-3Modules présents dans ns-3Compiler ns-3



Conclusion


Présentation générale

NS acronyme pour Network Simulator

Simulation à évènements discrets

3eme génération (annoncé le 2/7/2006)

Existe en version stable (3.18) et développement

Composé de modules

Ecrit en C++

Scripts d’utilisation en C++ ou Python



Conclusion


A propos de ns-2 et ns-3

Dates importantesdébut du projet ns-2 (6/11/1996) : fin du projet (4/11/2011)ns-3 annoncé le 2/07/2006 : première version 3.1 (06/2008)

Programmation des scriptsOTcl pour ns-2C++ et Python pour ns-3

Apports plus nombreux dans ns-2

ns-3 n’est pas rétro compatible avec ns-2

ns-3 est amélioré continuellement

Amélioration du développement dans ns-3



Conclusion


Outils

Outils de visualisation du scénario de simulationPyViz (visualisation en temps réel)NetAnim (visualisation basée sur un fichier traçant le scénario)

Outils de traçages d’informationFichier ASCIIFichier pcap (wireshark)

Outils de traçage de trafficFichier simpleFichier pour Gnuplot



Conclusion


Quelques possibilités de simulation dans ns-3

Simulation de protocolesTCP, UDP, IPv4, IPv6, OLSR, AODV . . .

Simulation de médiasEthernet, WIFI, WiMAX . . .

Définition de la topologie du réseauStatique ou dynamique (modèles de mobilité)

Possibilité d’émulationExecution d’une implémentation d’un protocole dans ns-3



Conclusion


Modules présents dans ns-3



Conclusion


Compiler ns-3

Configuration du builder� �./ waf configure --enable - examples --enable - tests� �

Compilation de ns-3� �./ waf build� �

Nettoyage de la compilation� �./ waf clean� �



Conclusion

Les règles de baseEtude d’un script de simulation pas à pasEtude des outils ns-3



Conclusion


Les règles de base

Scripts en C++ ou Python (Plus de OTcl)Les noeuds représentent les entités (e.g. PC)L’application génère sa propore activité réseau (e.g. echoUDP)Le channel représente le cannal (e.g. WIFI, PPP, Ethernet)Le Net Device représente la carte physique et son driverExemples disponible dans le dossier examples



Conclusion


La création de noeuds

C++� �NodeContainer nodes ; // creation d’une fabrique de noeudsnodes . Create (2); // creation de deux noeudsnodes .Get (0); // acces au premier noeudnodes .Get (1); // acces au deuxieme noeud� �

Python� �nodes = ns. network . NodeContainer () # creation d’une fabrique de noeudsnodes . Create (2) # creation de deux noeudsnodes .Get (0) # acces au premier noeudnodes .Get (1) # acces au deuxieme noeud� �



Conclusion


Définition et installation du média de communicationC++� �

PointToPointHelper pointToPoint ; // definition du media PPP

// definition de la bande passante et du delaipointToPoint . SetDeviceAttribute (" DataRate ", StringValue ("5Mbps"));pointToPoint . SetChannelAttribute (" Delay ", StringValue ("2ms"));

NetDeviceContainer devices ; // creation d’un conteneur d’interfaces reseau

// creation et installation des interfaces reseau aux noeudsdevices = pointToPoint . Install ( nodes );� �

Python� �# definition du media PPPpointToPoint = ns. point_to_point . PointToPointHelper ()

# definition de la bande passante et du delaipointToPoint . SetDeviceAttribute (" DataRate ", ns.core. StringValue ("5Mbps"))pointToPoint . SetChannelAttribute (" Delay ", ns.core. StringValue ("2ms"))

# creation et installation des interfaces reseau aux noeudsdevices = pointToPoint . Install ( nodes )� �



Conclusion


Installation du protocole IPC++� �

InternetStackHelper stack ; // declaration de la pile protocolaire IPstack . Install ( nodes ); // installation de la pile

Ipv4AddressHelper address ; // construction d’un espace d’adressage

// definition de l’espace d’adressageaddress . SetBase (" 10.1.1.0 ", " 255.255.255.0 ");

// assignation des adressesIpv4InterfaceContainer interfaces = address . Assign ( devices );� �

Python� �stack = ns. internet . InternetStackHelper () # creation de la pile IPstack . Install ( nodes ) # installation de la pile

address = ns. internet . Ipv4AddressHelper () # definitionaddress . SetBase (ns. network . Ipv4Address (" 10.1.1.0 "), # d’un espace

ns. network . Ipv4Mask (" 255.255.255.0 ")) # d’adressage

interfaces = address . Assign ( devices ); # assignation des adresses� �Sébastien Bindel Introduction à ns-3 18 / 33


Conclusion


Mise en place du serveurC++� �

// declaration du serveur (ouverture du port 9)UdpEchoServerHelper echoServer (9);

// installation de l’application serveur sur le noeud 2ApplicationContainer serverApps = echoServer . Install ( nodes .Get (1));

serverApps . Start ( Seconds (1.0) ); // demarrage du traffic a 1s

serverApps .Stop ( Seconds (10.0) ); // arret du traffic a 10s� �Python� �

# declaration du serveur (ouverture du port 9)echoServer = ns. applications . UdpEchoServerHelper (9)

# installation de l’application serveur sur le noeud 2serverApps = echoServer . Install ( nodes .Get (1))

serverApps . Start (ns.core. Seconds (1.0) ) # demarrage du traffic a 1s

serverApps .Stop(ns.core. Seconds (10.0) ) # arret du traffic a 10s� �Sébastien Bindel Introduction à ns-3 19 / 33


Conclusion


Installation du clientC++� �

// declaration du client (adresse,numero de port)UdpEchoClientHelper echoClient ( interfaces . GetAddress (1) , 9);// MaxPackets : nombre max de paquets envoyesechoClient . SetAttribute (" MaxPackets ", UintegerValue (1));echoClient . SetAttribute (" Interval ", TimeValue ( Seconds (1.0) ));echoClient . SetAttribute (" PacketSize ", UintegerValue (1024) );// installation de l’application clienteApplicationContainer clientApps = echoClient . Install ( nodes .Get (0));clientApps . Start ( Seconds (2.0) ); // demarrage du traffic a 2sxclientApps .Stop ( Seconds (10.0) ); // arret du traffic a 10s� �

Python� �echoClient = ns. applications . UdpEchoClientHelper ( interfaces . GetAddress (1)

,9)echoClient . SetAttribute (" MaxPackets ", ns.core. UintegerValue (1))echoClient . SetAttribute (" Interval ", ns.core. TimeValue (ns.core. Seconds

(1.0) ))echoClient . SetAttribute (" PacketSize ", ns.core. UintegerValue (1024) )

clientApps = echoClient . Install ( nodes .Get (0))clientApps . Start (ns.core. Seconds (2.0) )clientApps .Stop(ns.core. Seconds (10.0) )� �



Conclusion


Démarrage de simulation

C++� �Simulator :: Run ();Simulator :: Destroy ();� �

Python� �ns.core. Simulator .Run ()ns.core. Simulator . Destroy ()� �



Conclusion


Execution d’un script de simulation

Script en C++� �./ waf --run script� �

Script en Python� �./ waf --pyrun script .py� �



Conclusion


Premier script

Copiez le fichier examples/tutorial/first.cc dans le dossierscratchLancez la commande ./waf buildLancez la commande ./waf –run scratch/myfirst

Résultat� �At time 2s client sent 1024 bytes to 10.1.1.2 port 9At time 2.00369 s server received 1024 bytes from

10.1.1.1 port 49153At time 2.00369 s server sent 1024 bytes to 10.1.1.1

port 49153At time 2.00737 s client received 1024 bytes from

10.1.1.2 port 9� �Sébastien Bindel Introduction à ns-3 23 / 33


Conclusion


PyViz

Permet de visualiser le scénario de simulationN’utilise pas de fichiers tracesLe script doit pouvoir parser les arguments donnés (argc,argv)Aucun ajout de code supplémentaire

Ajoutez dans le script (C++)� �CommandLine cmd;cmd. Parse (argc , argv);� �

Ajoutez dans le script (Python)� �import ns.coreimport ns. visualizer[...]cmd = ns.core. CommandLine ()cmd. Parse (sys.argv)[...]ns.core. Simulator .Run ()� �



Conclusion


Résultat de PyViz

Pourquoi a t-on reçu 1054 octets ?

Données (1024 o) + Header UDP (8 o) + Header IP (20 o) +Header PPP (2 o) = 1054 octets



Conclusion


Résultat de PyViz

Pourquoi a t-on reçu 1054 octets ?Données (1024 o) + Header UDP (8 o) + Header IP (20 o) +

Header PPP (2 o) = 1054 octets



Conclusion


Netanim

Permet de visualiser le scénario de simulation offlineUtilise un fichier traceFichier trace => xmlAjout de codes supplémentairesNon disponible sous les scripts Python

Ajoutez dans le script (C++)� �#inc l u d e "ns3/netanim - module .h" // inclure le header...// generation du fichier animation.xml// a inclure juste avant Simulator::Run ();AnimationInterface anim (" animation .xml");� �



Conclusion


Résultat de Netanim



Conclusion


Trace ASCII

Permet de visualiser les informations véhiculéesSimilaire aux traces pcapS’active sur le channel pour que les interfaces puissentcapturer le trafic

Ajoutez dans le script (C++)� �AsciiTraceHelper ascii ;pointToPoint . EnableAsciiAll ( ascii . CreateFileStream (" myfirst .tr"));� �

Ajoutez dans le script (Python)� �pointToPoint . EnableAsciiAll (" ascii ")� �



Conclusion


Rendu partiel des traces ascii

+ 2 /NodeList/0/DeviceList/0/$ns3 : :PointToPointNetDe-vice/TxQueue/Enqueue ns3 : :PppHeader (Point-to-PointProtocol : IP (0x0021)) ns3 : :Ipv4Header (tos 0x0 DSCP DefaultECN Not-ECT ttl 64 id 0 protocol 17 offset (bytes) 0 flags [none]length : 1052 10.1.1.1 > 10.1.1.2) ns3 : :UdpHeader (length : 103249153 > 9) Payload (size=1024)- 2 /NodeList/0/DeviceList/0/$ns3 : :PointToPointNetDe-vice/TxQueue/Dequeue ns3 : :PppHeader (Point-to-PointProtocol : IP (0x0021)) ns3 : :Ipv4Header (tos 0x0 DSCP DefaultECN Not-ECT ttl 64 id 0 protocol 17 offset (bytes) 0 flags [none]length : 1052 10.1.1.1 > 10.1.1.2) ns3 : :UdpHeader (length : 103249153 > 9) Payload (size=1024)



Conclusion


Trace pcap

Permet de visualiser les informations véhiculéesUtilisé par tcpdump ou wiresharkS’active sur le channel pour que les interfaces puissentcapturer le traficDocumentation www.nsnam.org/doxygen-release/classns3_1_1_pcap_helper_for_device.html

Ajoutez dans le script (C++)� �pointToPoint . EnablePcapAll ("trace - files ");� �

Ajoutez dans le script (Python)� �pointToPoint . EnablePcapAll ("trace - files ")� �



Conclusion


Rendu des traces pcap



Conclusion


Traçage de graphiques avec Gnuplot

Permet de tracer des graphiquesUtilisable de deux façons

Création de fichier de contrôle : commandes GnuplotCréation de fichier de données : données à afficher

Outil très utilisé

Example (C++)� �#inc l u d e "ns3/stats - module .h" // utilise pour Gnuplot

Gnuplot plot ( graphicsFileName ); // objet GnuplotGnuplot2dDataset dataset ; // donnees pour Gnuplot� �



Conclusion

Conclusion

Les points abordés durant ce coursLes outils d’étude des réseauxLe simulateur ns-3 et ses outilsComprendre l’écriture d’un script simple

Les points importantsScripts ns-3 en C++ ou PythonSavoir appeler les outils de nsEcrire et comprendre un script simple

Les points restant à aborder en TDEcriture de scripts plus complexesVoir certains protocoles et leurs mécanismes associés



Conclusion

Conclusion






Conclusion

Conclusion





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