[發明專利]一種網絡仿真分析設備及方法在審

申請號：	201210323727.4	申請日：	2012-09-04
公開（公告）號：	CN103684893A	公開（公告）日：	2014-03-26
發明（設計）人：	劉中金;李勇;蘇厲;金德鵬;曾烈光	申請（專利權）人：	清華大學
主分類號：	H04L12/26	分類號：	H04L12/26;H04L12/24
代理公司：	北京路浩知識產權代理有限公司 11002	代理人：	王瑩
地址：	100084 北京市***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種網絡仿真分析設備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及互聯網技術領域，尤其涉及一種基于虛擬化可編程硬件結構的網絡仿真分析設備。

背景技術

互聯網網絡體系結構的研究涵蓋了廣泛的領域，包括命名與地址問題，路由問題，協議和接口的研究等。然而體系架構從理論走向實際應用部署必須經過描述、分析、評價和預測這樣一個評估過程。為了保證這一評估過程的準確性和正確性，需要利用仿真實驗等評估手段和工具，這些工具需要盡可能地模擬真實網絡場景，輸出貼近實際部署的結果。研究人員根據仿真結果進行體系結構的分析評估。

軟件仿真工具通過數學方法或蒙特卡羅方法來模擬現實網絡中的行為。仿真節點采用了真實場景的離散抽象，行為特征與真實節點并非完全一致，導致仿真與真實的網絡運行結果有出入。在大規模網絡仿真時，由于計算量的急劇增加，仿真軟件的速度會大大降低，難以快速評估大規模場景下的網絡體系結構的特性。

NS2、OPNET等仿真軟件采用數值仿真模型，并沒有真實的流量在仿真實體中流動，傳遞的每個數據包只有包頭信息，網絡行為的改變通過數值變化來體現，比如流量信息的變化是通過單位時間內數值增加的量級來模擬的，這種方式與真實網絡環境相差甚遠。具體到網絡仿真的時間和事件控制機制上，仿真工具的事件是參照仿真時間產生的，如TCP/IP協議具有超時時間特性，超時事件依賴于計時器。仿真過程的時間由仿真軟件計時器功能單元統一控制，每一個計時器產生的都是仿真時間，它顯然是無法與現實世界同步的。

另一種評估方法是通過網絡實驗，在現有網絡或專門的實驗網絡中引入真實用戶流量和部署真實設備及協議來評估網絡性能。它通常有兩種手段：

1)在當前互聯網上進行部署，采用Overlay的層疊網方式來創建邏輯上相互隔離的實驗網絡，如Planetlab在世界范圍內得到了部署，但是有兩個因素限制了這種模式的實驗能力和精度：一方面由于互聯網采用統一的TCP/IP協議，Overlay節點都是建立在互聯網的端節點上，采用軟件的方式在端系統上實現新的網絡體系結構，鏈路是基于隧道建立，性能難以控制和保障；另一方面，在互聯網上運行實驗會不可避免地與互聯網中的其他應用和業務數據相互影響，造成實驗數據不精確。

2)搭建實驗平臺被認為是最為精確地評估網絡體系結構的方案，實驗平臺一般是在國家層面(如美國的GENI)或國家組織(如歐盟的FIRE)通過聯盟的手段重新部署一個新的網絡，它的特點是需要統一的組織進行管理，涉及的范圍廣，參與人員多，工程浩大。從網絡研究的角度看，體系結構的創新基本在網絡層以上的層次，而建立實驗平臺必須把大量的財力投入在物理層和鏈路層上，耗費不必要的資源。同時，用戶在網絡實驗平臺中運行的實驗規模以及時間都是受限于實驗平臺的規劃和管理調度的。用戶難以對自己的實驗進行全面的掌控和管理，實驗不能便捷和有效地進行。

發明內容

（一）技術問題

本發明要解決的問題是如何提供出一種快速便捷的硬件仿真儀器，在實驗室里就能迅速建立所需真實網絡環境，對新型網絡結構進行實時的硬件仿真分析評估。

（二）技術方案

本發明提供一種網絡仿真分析設備，其特征在于包括：

輸入單元，用于輸入可視化網絡參數、非可視化參數以及網絡流量參數；

控制單元，用于根據用戶輸入進行統一調度，包括進行仿真時間和事件控制；

仿真核心單元，用于通過虛擬化機制產生基于硬件的仿真的節點，并將所述節點用作仿真過程中的網絡節點，網絡數據包在所述網絡節點進行轉發以及與協議相關的處理；

測量分析處理單元，用于采集實驗過程中所需的參數，并按照預設的處理方式處理所述采集的參數；

輸出單元，用于輸出處理后的各參數。

可選的，所述控制單元進一步包括：全局時鐘控制單元和事件控制單元，分別用于通過時間或基于事件的觸發來控制節點協議、流量產生、轉發控制和/或測量分析。

可選的，所述控制單元根據所述可視化網絡參數通過映射算法將定制的拓撲映射到物理資源上，所述控制單元根據所述非可視化的網絡參數按照定制的協議和功能對所述節點進行功能配置。