NCTUns 網路模擬器平台設計與模組架構

我們的模組設計建構在 NCTUns 網路模擬器平台之上，NCTUns 網路模擬器主要包括三 個部份，分別是經過修改的系統核心、模擬引擎及圖形化介面。系統核心部份，NCTUns 修 改了網路子系統裡相關的程式碼，讓模擬過程中所產生的封包能夠導向正確的目的地。在我 們的模組設計中，是不需要修改核心程式碼的，於是在此不做詳細說明。模擬引擎是整個模 擬器的精髓所在，除了模擬事件的建立、排程與執行外，還包括各式各樣不同的模組，分別 代表著不同的網路協定。網路研究者可以很方便地在 NCTUns 網路模擬器上增加新的網路模 組，或修改目前模擬器中既有的模組，並搭配其他網路模組來進行相關的模擬及研究。第三 部份，NCTUns 網路模擬器提供了圖形化的操作介面，供使用者能夠很方便地產生想要模擬 的網路拓樸與設定相關參數，包括模擬環境及各模組細部的參數等，以減少規劃網路拓樸與 設定時所需的時間。以下我們將介紹 NCTUns 網路模擬器在模組架構方面的設計。

圖 3-1. NCTUns 裡的模組堆疊架構

圖 3-1.是在 NCTUns 網路模擬器裡，兩個 Host 節點透過一個 Switch 節點相連時的模組 堆疊架構。模擬器裡的 Host 具有一個有線網路的介面，其模組堆疊由上到下分別是 Interface 模組、ARP 模組、FIFO 模組、802.3 模組、PHY 模組及 Link 模組等。從發送封包的角度 來看，Host 上執行的應用程式所送出的封包從應用層往下層遞送，經過作業系統的網路層後 送往 interface，這段過程都是由真實系統的流程來處理。封包進入 interface 後如圖 3-1.所看 到的，經過幾個模組的處理之後才從 Link 送出，這是以封包送出的角度來看。若是以接收封 包的角度來看，則是對方藉由 Link 所送過來的封包，會先到達 PHY 模組，再經由 802.3 模 組往上層遞交，直到該封包被接收完畢。對 Host 而言，封包最後會經由 tunnel interface 進 入 kernel space，由 kernel 來決定封包的去向；若接收端為 Switch，因為 Switch 是第二層 的網路設備，所以是由 Switch 模組來決定該封包的去向，並不會進入 tunnel interface。

圖 3-2. Nslobject class 定義

NCTUns 網路模擬器提供了一個最基本的 prototype 模組 NslObject，所有模擬器裡的模 組都必須繼承 NslObject 這個類別，並依據每個模組的功能與需求來實作其中的幾個函式。

圖 3-2.是 NslObject 的定義，其中最重要的函式是 send()與 recv()，所有在模組間遞送的封 包都會經過這兩個函式的處理。例如：當某個節點接收來自其他節點的封包時，最底層的 Link 模組中所實作的 recv()函式會最先被呼叫，接著，Link 模組會透過 put()與上層的 get()來間 接呼叫上一層的 recv()，讓上層收到並處理這個封包。相反地，send()函式是處理往外送出 的封包，封包可能是在模組中自行產生，或是從 kernel space 經過 tunnel interface 送下來 的封包；若是從 kernel space 遞交下來的封包，則最上層的 interface 模組裡的 send()函式 將最早被呼叫，再一層一層往下呼叫各模組的 send()函式將封包送往底層。除非在底層因暫 存空間不足或其他因素造成捨棄 (Drop)之外，封包最終都會被傳送出去。圖 3-3.所呈現的是 在 NCTUns 網路模擬器裡，同一個節點中的各模組間傳送與接收封包的示意圖。

圖 3-3. 模組間封包的傳遞架構