高性能网络仿真关键技术研究
本文选题:网络仿真 切入点:数字仿真 出处:《江南大学》2017年硕士论文
【摘要】:网络仿真与效果评估平台正成为新型网络技术验证与网络安全技术评估的关键基础设施,而基于数字仿真、虚拟化、实物测试床等技术构建虚拟目标网络是整个平台的基础。虚拟目标网络构建面临的关键问题是仿真逼真性与仿真效率的矛盾问题,即在保证仿真逼真性的前提下,如何提升仿真拓扑规模与流量规模。针对这一问题的研究思路主要分为两方面:一是面向数字仿真(或虚拟化)等单一虚拟目标网络构建技术,研究相应的性能提升方法;二是综合数字仿真、虚拟化、实物测试床等技术在逼真性与规模方面的各自优势,实现多种虚拟目标网络构建技术的有机融合。面向仿真逼真性与仿真效率的矛盾问题,本文从两方面研究高性能网络仿真技术:一是依托单一的数字仿真技术,研究提升仿真效率且保证仿真逼真性的方法;二是研究数字仿真与实物测试床的高效能虚实融合方法。具体来说,本文主要研究内容具体包括以下3大方面:1)对本课题的研究背景和意义进行了详细分析,对国内外各种虚拟目标网络构建技术的研究现状进行了研究、分析与总结,对网络模拟和仿真的工作原理及分类进行探究,并对仿真拓扑特点及生成过程深入分析,另外,对网络仿真工具的体系结构进行探究,并进一步分析比较了各仿真工具特点,这些理论分析与研究为后文新方法的提出与验证提供了坚实的理论依据。2)提出了一种基于拓扑聚焦的高性能数字仿真方法。该方法的主要思路是把所要构建的虚拟目标网络拓扑分为两部分:聚焦拓扑区和非聚焦拓扑区。为确保聚焦拓扑区的仿真逼真性,对其采用离散事件模拟技术;为节省仿真的计算开销,对非聚焦拓扑区采用“队列参数-数据报文”联合抽象仿真方法;对该方法的仿真的逼真性进行了理论分析与证明。基于NS2的复杂网络模拟实验表明,与传统的数字仿真方法相比,该方法能降低89%的计算开销,提速仿真性能接近10倍,而仿真的平均误差率仅在2~4%,与相关其他方法相比,在保证降低开销的同时,更好地保证了聚焦拓扑区的仿真逼真性。3)提出了一种可任意灵活接入的虚实网络融合仿真方法。该方法的主要思路是数字仿真与实物测试床的无缝融合:依靠数字仿真可有效提升仿真规模,依靠实物测试床可有效保证仿真逼真性。基于该思路,构建了虚实网络融合仿真系统,并对其体系架构、关键技术及实现功能进行分析与研究,重点实现了数字仿真网络与真实网络的交互通信,以及实物网络对数字仿真网络的灵活可配置任意接入。通过复杂虚实网络拓扑的测试结果表明,该方法在保证虚实融合平台正常连通的情况下,在构建虚实仿真链路时具有较好的灵活性。
[Abstract]:The effect of network simulation and evaluation platform is becoming a key infrastructure assessment model of network technology and network security authentication technology, based on digital simulation, virtual test bed technology to build a virtual target network is the base of the platform. The virtual target network construction of key problems facing the problem is realistic simulation and simulation efficiency that is, under the premise of ensuring the fidelity of simulation, how to improve the simulation topology size and scale of flow. The research ideas to solve this problem is mainly divided into two aspects: one is based on digital simulation (or virtual) single virtual target network construction technology, method of corresponding performance improvement; two is a comprehensive digital simulation. Virtualization, the respective advantages of real test bed technology in reality and scale, realize the organic integration of technology to build a variety of virtual target network. Simulation oriented reality The contradiction problem and the efficiency of simulation, this paper from two aspects: a high performance network simulation technology is based on digital simulation technology of single, research to improve simulation efficiency and ensure the fidelity of the simulation method; two is a high performance and Research on fusion method of digital simulation and physical test bed. Specifically, the main contents of this paper include the following 3 aspects: 1) the background and significance of the research in detail, studied the research status of domestic and international construction technology of virtual target network, analyzed and summarized, the working principle and classification of network simulation and simulation were explored, and the simulation topology characteristics and formation process of in-depth analysis. In addition, the architecture of the network simulation tool to explore, and further analyzed the characteristics of simulation tools, the theoretical analysis and research for Wen Xinfang method .2 provides a solid theoretical basis and verification) presents a high performance digital simulation method of topology based on focus. The main idea of this method is the virtual target network topology to be constructed is divided into two parts: focus on topology and non focusing topological area. In order to ensure the fidelity of the simulation topology focusing on. The technology of discrete event simulation; for the calculation of cost savings in simulation, focusing on non topological area using "data message queue parameters - joint Abstract simulation method; realistic simulation of this method is analyzed and proved. The simulation results show that the complex network based on NS2, compared with the traditional method of digital simulation. This method can reduce the computational overhead of 89% speed simulation performance close to 10 times, while the average error rate of the simulation only in 2~4%, compared with other methods, to ensure lower overhead and better guarantee The fidelity of the simulation topology focusing area.3) proposes a network virtual arbitrary flexible access fusion simulation method. The main idea of this method is the seamless integration of digital simulation and physical test bed: rely on digital simulation can effectively improve the simulation scale, depending on the test bed can effectively ensure the fidelity of the simulation. Based on this idea. The construction of the actual network integration simulation system, and the system architecture, key technology and realizing function analysis and research, focused on the realization of the interactive communication network and digital simulation of real networks, as well as the physical network digital simulation network configurable random access through the complex network topology. The actual test results show that the method in the to ensure the normal communication platform merge case, has good flexibility in constructing the virtual simulation link.
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP393.01
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,本文编号:1723904
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