NS2的NODE类——node

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同时推荐一个很好的博客，这里有连载的 ns2 仿真问题，感谢大牛～～～

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Node是网络拓扑的重要组成部分，时NS2复合网络组件的一个大类。复合组件（如node和link）不是TclObject类的派生类，而是NS2中独立的类，一个ns2节点本质是一个分类器的集合。

节点结构图：

每个节点至少包含一下几个部分：一个地址或者id_，初始值是0，当节点建立时模拟的名字空间将自动加1；一个邻居链表neighbor_；一个代理链表agent_；一个节点类型识别器nodetype_；一个路由模块。

Tcl对象:1)地址分类器（address classifier），用来判断分组的目标地址，把传入的包分派到正确的链路。

~ns/classifier/classifier-addr.{h/cc}；

            2)端口分类器（port classifier），用来判断分组的目标Agent，把传入的包分派到争取的代理。~ns/classifier/classifier-port.{ h/cc}。

节点建立：

set ns [new Simulator]                      set ns [new Simulator -multicast on]

$ns node

设置节点：（控制函数、地址和端口号管理、代理管理、添加邻居）

控制函数：$node entry：返回节点入口地址；$node reset：重新设置节点上所有代理。

地址和端口号管理：$node id：返回节点的节点号；$node agent(port)：返回一个端口号为port的代理的句柄；

             alloc-port：返回下一个可获得的端口号；

             add-route/routes：单播时增加路由路径从而产生classifier_。$node add-route <destination id> <TclObject>

                                       $node add-routes <destination id> <TclObjects>添加多重路由路径到同一个目的地。

             delete-routes()：包括参数id，一个TclObject的列表和一个模拟器的空代理的指针。

代理管理：attach()：把制定的代理加入到一个agents_链表中，给该代理分配一个端口号并设置它的源地址。设置代理的指针为它的入口。例如节点的entry()添加一个节点上的多路服用的端口（dmux_）的指针到代理相应的dmux_分类器。相反的detach()从代理

agents_中移除代理，代理目标指针指向空代理的入口。

添加邻居：过程add-neighbor()用于增加一个邻居到这个链表中，neighbors()用于返回邻居链表。

配置节点：
　　使用函数simulator::node-config{}配置即将创建的节点属性，这种节点配置方法主要针对移动节点和卫星。
　　e.g:　

#设定模拟需要的一些属性，比如mobilenode的Channel、MAC、LL层的类型，天线类型，节点数目，场景的长宽尺寸等。
　　set val(chan) Channel/WirelessChannel ;#信道类型
　　set val(prop) Propagation/TwoRayGround ;#无线-传播模型
　　set val(netif) Phy/WirelessPhy ;#网络接口类型
　　set val(mac) Mac/802_11 ;#MAC类型
　　set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue ;#接口队列类型
　　set val(ll) LL ;#链路层类型
　　set val(ant) Antenna/OmniAntenna ;#天线模型
　　set val(ifqlen) 50 ;#ifq中的最大分组
　　set val(nn) 2 ;#移动节点数
　　set val(rp) AODV ;#路由协议
　　set val(x) 500 ;#拓扑结构的X轴范围
　　set val(y) 500 ;#拓扑结构的Y轴范围
　　$set ns [new Simulator]
#建立节点（mobilenode）之前，先配置节点的一些参数。agentTrace表示应用层的trace，在trace文件中用#AGT表示；routerTrace表示路由的trace，在toace文件中用RTR表示；macTrace表示MAC层的trace，
#在trace文件中用MAC表示；movementTrace表示记录节点移动命令的trace，在trace文件中用M表示。
　　$ns node-config -addressType def\ ;#设定节点地址类型：def(flat) & hierarchical
　　-adhocRouting $val(rp) \ ;#设定移动节点所使用的路由协议
　　-llType $val(ll) \ ;#设定移动节点的逻辑链路层
　　-macType $val(mac) \ ;#设定移动节点的MAC层
　　-ifqType $val(ifq) \ ;#设定移动节点的队列类型
　　-ifqLen $val(ifqlen) \ ;#设定移动节点的队列长度
　　-antType $val(ant) \ ;#设定移动节点的天线类型
　　-propType $val(prop) \ ;#设定移动节点的无线信号传输模型
　　-phyType $val(netif) \ ;#设定移动节点物理层类型
　　-channelType $val(chan) \ ;#设定移动节点的无线信道类型
　　-topoInstance $topo \ ;#设定移动节点的拓扑对象
　　-agentTrace ON \ ;#是否打开应用层的trace
　　-routerTrace ON \ ;#是否打开路由的trace
　　-macTrace OFF \ ;#是否打开MAC层的trace
　　-movementTrace OFF ;#是否打开节点位置和移动信息的trace

#建立两个节点（mobilenode），关闭节点的随机运动功能，即节点的运动完全由我们指定。
　　for {set i 0} {$i > shift_) & mask_); }
　　 virtual void recv(Packet* p, Handler* h);
　　//recv()函数的实现参考源文件~ns/classifier/classifier.cc
　　 virtual NsObject* find(Packet*);
　　// find()函数的实现参考源文件~ns/classifier/classifier.cc
　　 virtual int classify(Packet *);
　　 virtual void clear(int slot); //从表中删除对象
　　 virtual void install(int slot, NsObject*); //从表中增加对象
　　protected:
　　 virtual int command(int argc, const char*const* argv);
　　 void alloc(int); // alloc()函数动态的分配足够的空间来放置slot
　　 NsObject** slot_; /* table that maps slot number to a NsObject */
　　 int nslot_;
　　 int maxslot_;
　　 int offset_; // offset for Packet::access()
　　 int shift_;
　　 int mask_;
　　 NsObject *default_target_;
　　 int nsize_; //what size of nslot_ should be
　　};
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　　e.g:~ns/classifier/classifier.cc
　　void Classifier::recv(Packet* p, Handler*h)
　　{
　　 NsObject* node = find(p);
　　 if (node == NULL) {
　　 Packet::free(p);
　　 return;
　　 }
　　 node->recv(p,h);
　　}
　　NsObject* Classifier::find(Packet* p)
　　{
　　 NsObject* node = NULL;
　　 int cl = classify(p);
　　 if (cl = nslot_ || (node = slot_[cl]) == 0) {
　　 if (default_target_)
　　 return default_target_;
　　 Tcl::instance().evalf("%s no-slot %ld", name(), cl);
　　 if (cl == TWICE) {
　　 cl = classify(p);
　　 if (cl = nslot_ || (node = slot_[cl]) == 0)
　　 return (NULL);
　　 }
　　 }
　　 return (node);
　　}
　　当classifier收到一个分组时（即recv()函数被调用时），recv()函数首先调用find()函数来处理该分组，find()函数会调用classify()函数，不同类型的classifier对classify()函数定义不同，但各种classify函数都会对分组作检查然后返回一个slot索引值。如果索引值有效，并指向一个有效的TclObject，recv()函数就会把分组传递给该TclObject，即调用该TclObject的recv()函数；如果索引无效，就会清除该分组并返回。
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　　几种主要的Classifier类：
　　1．address classifier：按分组目的地址进行匹配，用来支持单播分组转发，通过对分组的目的地址做位运算来产生一个slot number。该类对应的classify()函数定义参考~ns/classifier/classifier-addr.cc。
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　　int AddressClassifier::classify(Packet *p)
　　{
　　 hdr_ip* iph = hdr_ip::access(p);
　　 return mshift(iph->daddr());
　　};
　　iph->daddr()函数返回分组IP头中的目的地址，mshift(int val)函数的定义在前面Classifier类的定义中可以找到，其中mask_和shift_的值可以通过Otcl来设置，缺省值分别为0xffffffff和0，即mshift(int val)直接返回val的值。
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　　2．port classifier：按分组目的端口进行匹配，将分组传递给相应的Agent对象。该类对应的classify()函数定义参考~ns/classifier/classifier-addr.cc。
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　　int PortClassifier::classify(Packet *p)
　　{
　　 hdr_ip* iph = hdr_ip::access(p);
　　 return iph->dport();
　　};
　　iph->dport()函数返回分组IP头中的目的端口。
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　　3．replicator：与普通classifier不同，不使用classify()函数，作用是生成一个分组的多份拷贝，并把这些拷贝转发给slot表中的所有对象。在组播分组转发时，一个分组需要被转发给多个目标对象，生成分组拷贝的工作由replicator完成。Replicator类的定义及其recv()函数的定义参考~ns/mcast/replicator.cc。
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　　class Replicator : public Classifier
　　{
　　public:
　　 Replicator();
　　 void recv(Packet*, Handler* h = 0);
　　 virtual int classify(Packet*) {/*NOTREACHED*/ return -1;};
　　protected:
　　 virtual int command(int argc, const char*const* argv);
　　 int ignore_;
　　 int direction_;
　　};
　　void Replicator::recv(Packet* p, Handler*)
　　{
　　 hdr_ip* iph = hdr_ip::access(p);
　　 hdr_cmn* ch = hdr_cmn::access(p);
　　 if (maxslot_ saddr(), iph->daddr(), ch->iface());
　　 Packet::free(p);
　　 return;
　　 }
　　……
　　 for (int i = 0; i recv(p->copy());
　　 }
　　 /* we know that maxslot is non-null */
　　 slot_[maxslot_]->recv(p);
　　}
　　可以看到Replicator类的recv()函数并不调用classify()函数，它只是为slot表中的每一个对象复制一份该分组的拷贝，并把拷贝发送给该对象，表中的最后一个对象收到的是原始的分组，而原始分组和拷贝实际上是完全一样的。

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　　Classifier类提供了一些Tcl实例过程，用户可以在Tcl中对Classifier对象进行控制。主要实例过程：
　　1． alloc-port ：寻找一个空闲的slot。
　　2． clear ：将号码为index的slot清空。
　　3． installNext：在最后一个slot后插入一个新的指向object的表项，并返回该表项的slot号码：如果object为空，会返回错误信息。
　　4． slot ：产旬号码为index的slot对应对象名，如果该slot为空，会返回错误信息。
　　5． findslot：查询一个object所在的slot号码，如果该object为空，会返回错误信息，如果在表中没有找到该object，会返回-1。
　　6． install ：将号码为index的slot所指向的对象设为object。
　　e.g. Classifier类部分Tcl实例过程的使用方法举例，参见

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　　set ns [new Simulator] ;#建立一个Simulator对象的实例并把它赋值给变量ns。
　　set node [$ns node] ;#新建一个节点并赋值给node。
　　set udp0 [new Agent/UDP] ;#新建一个UDP Agent并赋值给udp0。
　　set udp1 [new Agent/UDP] ;#新建一个UDP Agent并赋值给udp1。
　　set null [new Agent/Null] ;#新建一个UDP Agent并赋值给null。
　　$ns attach-agent $node $udp0; #将UDP Agent udp0绑定到node上。
　　puts "[[$node set dmux_] slot 0]" ;#查询号码为0的slot对应的对象名并将其输出。
　　puts "$udp0" ;#输出udp0的值。
　　puts "[[$node set dmux_] findslot $udp0]" ;#查询udp0所在的slot号码并输出。
　　puts "[[$node set dmux_] findslot $null]" ;#查询null所在的slot号码，表中没有找到该对象，返回-1，并输出。
　　puts "============================================="
　　puts "[[$node set dmux_] installNext $udp1]";#在最后一个slot 0后插入一个新的指向对象udp1的表项，返回
　　;#该表项的slot号码1，并输出。
　　puts "[[$node set dmux_] slot 1]" ;#查询号码为1的slot对应的对象名并将其输出。
　　puts "$udp1" ;#输出udp1的值。
　　puts "============================================="
　　[$node set dmux_] install 0 $udp1 ;#将号码为0的slot所指向的对象设为udp1。
　　puts "[[$node set dmux_] slot 0]" ;#查询号码为0的slot对应的对象名并将其输出。
　　puts "============================================="
　　puts "[[$node set dmux_] alloc-port $null]" ;#寻找一个空闲的slot并输出。
　　[$node set dmux_] clear 0 ;# 将号码为0的slot清空。
　　puts "[[$node set dmux_] alloc-port $null]" ;#寻找一个空闲的slot并输出。
　　puts "============================================="
　　puts "[[$node set dmux_] slot 0]" ;# 查询号码为0的slot对应的对象名,该object为空，故返回错误信息。
　　$ns run
　　运行结果：
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　　相关Tcl命令：

     1． set $node [$ns node]：建立一个节点实例。

　　2． $node id：返回该节点id。

　　3． $node neighbors：返回邻居节点的列表。

　　4． $node add-neighbor <neighbor_node>：增加一个邻居节点（注：这是单向的邻居，即“neighbor node”是node的邻居，但node不是“neighbor node”的邻居）。

　　5． $node node-addr：返回节点的地址（address）。地址类型为def时，节点地址与节点id相同；地址类型为hierarchical时，节点地址是一个字符串。

　　6． $node reset：重置连到这个node上的所有agent。

　　7． $node agent <port_num> ：返回port_num端口所指向的agent对象，如果port_num端口没有指向任何对象，返回null字符串。

　　8． $node attach <agent> <optional:port_num> ：将agent对象连接到节点上，如果没有指定端口号，节点会自己分配一个空闲的端口，并把agent连接到该端口上；如果指定端口为port_num，节点会把agent连接到端口port_num上。

　　9． $node detach <agent> <null_agent>：将agent与节点分离，并把一个null_agent连接到agent原来所在的端口上。

    10. $node incr-rtgtable-size对象变量rtsize_用于保持对每个节点路由表大小的记录，该命令用于当每次路由入口加入分类器时增加路由表的大小。

     11.$node add-route <destination_id> <target>用于增加单播路由的分类器，目标是一个Tcl对象，如果<destination_id>和节点的id相同，则该对象可能就是dmux_的入口（节点的端口复用器）。否则它通常是该目的链表的头。

      12.$ns_ node [<hier_addr>]创建和返回一个节点的实例。若<hier_addr>给出，指派节点地址为<hier_addr>类型。注意：当层次地址通过set-address-format hierarchical{}或者node-config-addressType hierarchical{}调用时，<hier_addr>必须被使用。