Estrutura Interna - Classes

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Estrutura Interna - Classes

• Kalina Ramos Porto
• 08/08/2003

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Roteiro

• Nodos
• Endereçamento
• Formato de Pacotes
• Filas e escalonamento de pacotes
• Agentes
• Aplicações e Geradores de Tráfego

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Nodo
Unicast Node
set ns_ new Simulator multicast on set n1 ns_
node
set n0 ns_ node
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Classificadores

• Classificadores são responsáveis por encaminhar
  pacotes para outros objetos de simulação de
  acordo com um critério lógico.
• Cada classificador contém uma tabela de objetos
  de simulação indexados por números de slot.
• Os classificadores determinam o número de slot
  (de acordo com um critério lógico) associado com
  o pacote recebido e o encaminham para o objeto
  indexado pelo número de slot específico.

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Endereçamento

• Dois estilos básicos de endereçamento
  disponíveis flat e hierárquico
• Endereço flat padrão 32 bits para o id do nodo e
  32 bits para o id da porta
• Endereço hierárquico padrão
• 3 níveis de hierarquia
• 10 11 11 ou 1 9 11 11 se multicast é
  especificado
• 32 bits para o id da porta

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Endereçamento (Cont.)

• O seguinte comando é utilizado para especificar
  endereçamento hierárquico
• O comando anterior permite configurar diferentes
  números de níveis hierárquicos com seus
  respectivos números de bits
• Exemplo

ns set-address-format hierarchical
ns set-address-format hierarchical lt níveis
hierárquicosgt lt bits para nível 1gt ... lt bits
para o nível ngt
ns set-address-format hierarchical 2 8 15
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Nodo Hierárquico
n2
Address classifier
To Port demux
Node entry
Level 3
Level 2
Level 1
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Utilizando Endereçamento Hierárquico

• Habilita-se o modo hierárquico
• Definem-se o número de domínios, o número de
  clusters em cada domínio e o número de nodos em
  cada cluster
• Criam-se os nodos com os endereços hierárquicos

ns set-address-format hierarchical
AddrParams set domain_num_ 2 lappend cluster_num
2 2 AddrParams set cluster_num_
cluster_num lappend eilastlevel 2 3 2
3 AddrParams set nodes_num_ eilastlevel
ns node 0.0.1
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Formato De Pacotes

• Objetos da classe Packet são a unidade
  fundamental de troca entre objetos na simulação.
• A classe Packet
• Provê informações para ligar um pacote a uma
  lista (PacketQueue, por exemplo)
• Faz referência a uma área de armazenamento
  contendo os cabeçalhos do pacote (por protocolo)
• Faz referência a uma área de armazenamento
  contendo dados do pacote.

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Formato De Pacotes (Cont.)
header
data
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Cabeçalhos

• A estrutura hdr_cmn é o cabeçalho comum a todos
  os pacotes.
• Principais campos
• ts_ -gt instante em que o pacote foi criado.
• ptype_ -gt identifica o tipo do pacote.
• uid_ -gt identificador único de cada pacote.
• size_ -gt tamanho simulado do pacote em bytes.
• iface_ -gt identifica em qual link o pacote foi
  recebido.

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Cabeçalhos (Cont.)

• É comum que cada protocolo implemente o seu
  próprio cabeçalho.
• Exemplo Arquivo .h

struct hdr_rtp u_int32_t srcid_ int
seqno_ u_int32_t srcid() return (srcid_)
int seqno() return (seqno_) / Packet
header access functions / static int
offset_ inline static int offset() return
offset_ inline static hdr_rtp access(const
Packet p) return (hdr_rtp)
p-gtaccess(offset_)
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Cabeçalhos (Cont.)
Arquivo .cc
static class RTPHeaderClass public
PacketHeaderClass public RTPHeaderClass()
PacketHeaderClass("PacketHeader/RTP", sizeof(hdr
_rtp)) bind_offset(hdr_rtpoffset_)
class_rtphdr

• A estrutura hdr_rtp define o layout do cabeçalho.
  Usada pelo compilador apenas para definir o
  tamanho em bytes do cabeçalho (offset).
• A variável offset_ é usada para encontrar a
  posição do cabeçalho rtp na área de memória em
  que o pacote é armazenado.

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Como Criar Um Novo Cabeçalho

• Criar a estrutura do cabeçalho
• Permitir tracing do novo cabeçalho (packet.h)

enum packet_t PT_TCP, , PT_MESSAGE, PT_NTYP
E // This MUST be the LAST one class p_info
name_PT_MESSAGE message name_PT_
NTYPE "undefined"
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Como Criar Um Novo Cabeçalho (Cont.)

• Criar classe estática para OTcl linkage
• Registrar o novo cabeçalho em OTcl
  (tcl/lib/ns-packet.tcl)
• Estes passos não se aplicam quando adicionamos um
  novo campo a um cabeçalho existente!

• foreach prot
• Common off_cmn_
• Message off_msg_
• add-packet-header prot

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Como Funciona O Cabeçalho
Packet
size determined at compile time
hdr_cmn
size determined at compile time
size determined at simulator startup
time (PacketHeaderManager)
hdr_ip
size determined at compile time
hdr_tcp

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Gerenciamento De Filas

• Filas são locais de armazenamento onde pacotes
  são contidos (ou descartados).
• No ns, filas fazem parte dos enlaces entre nodos.

Uso ns_ duplex-link n0 n1 5Mb 2ms DropTail
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Gerenciamento De Filas (Cont.)

• A classe Queue implementa as funcionalidades
  básicas de uma fila.
• Principais métodos
• void enque(Packet)
• Packet deque()
• void block()
• void unblock()
• Os métodos block() e unblock() são utilizados
  para bloquear e desbloquear a fila. Este
  mecanismo é utilizado para simular atraso de
  transmissão.

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Gerenciamento De Filas (Cont.)

• O ns disponibiliza diferentes tipos de fila
• DropTail
• Fair Queueing (FQ), Stochastic Fair Queueing
  (SFQ) e Deficit Round Robin (DRR)
• Gerenciamento de buffer RED
• Class-Based Queueing (CBQ) e CBQ/WRR (Weighted
  Round-Robin).

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Gerenciamento De Filas (Cont.)

• Objetos QueueMonitor são usados para monitorar um
  conjunto de informações como chegada e partida de
  pacotes e contadores de descartes em filas, além
  de gerar estatísticas como tamanho médio de fila.
• Uso
• O ns permite criar um trace específico de uma
  fila pertencente a um enlace através do comando

ns monitor-queue n0 n1 lttracegt ltintervalogt
ns trace-queue n0 n1 lttracegt
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Agentes

• Agentes são endpoints onde pacotes são
  construídos e consumidos.
• São usados na implementação de protocolos em
  várias camadas
• Protocolos da camada de transporte, por exemplo
  UDP e variações do TCP.
• Protocolos de roteamento, por exemplo
  Distance-Vector.

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Agentes (Cont.)

• Vários agentes são disponibilizados pelo ns. Os
  mais conhecidos são
• TCP e suas variações (Vega, Reno, Newreno...)
• TCPSink, um receptor TCP Reno ou Tahoe
• UDP
• LossMonitor, um receptor de pacotes que produz
  estatísticas de perda de pacotes
• Null, um agente que descarta pacotes
• rtProto/DV, que simula o protocolo de roteamento
  distance-vector.

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Agentes (Cont.)

• Agentes são modelados pela classe Agent,
  implementada em C e OTcl (ns/agent.h,.cc e
  ns/tcl/lib/ns-agent.tcl).
• Apresenta algumas variáveis utilizadas para
  inicializar campos dos pacotes criados
• addr_ -gt endereço do nodo ao qual o agente está
  conectado
• dst_ -gt endereço do nodo destino
• size_ -gt tamanho do pacote gerado em bytes
• type_ -gt tipo do pacote gerado.

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Agentes (Cont.)

• A classe Agent provê métodos para geração e
  recebimento de pacotes
• Packet allocpkt() -gt aloca um novo pacote e
  inicializa seus campos.
• Packet allocpkt(int n) -gt aloca um novo pacote
  com um tamanho n de dados.
• void recv(Packet, Handler) -gt primeiro método
  invocado quando um pacote é recebido.

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Agentes (Cont.)
n0
n1
Port Classifier
Port Classifier
Addr Classifier
Addr Classifier
0
0
dmux_
dmux_
Link n0-n1
entry_
entry_
classifier_
classifier_
Link n1-n0
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Utilizando Agentes

• Cria-se agente emissor e o conecta ao nodo fonte
• Cria-se agente receptor e o conecta ao nodo
  sorvedouro
• Conectam-se os agentes emissor e receptor

set tcpSource new Agent/TCP ns attach-agent
n0 tcpSource
set tcpSink new Agent/TCPSink ns attach-agent
n1 tcpSink
ns connect tcpSource tcpSink
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Criando Um Novo Agente

• Cria-se o cabeçalho do novo protocolo (conforme
  instruções anteriores).
• Cria-se uma classe em C que estende a classe
  Agent.

Arquivo .h
class MeuAgente public Agent
public MeuAgente() int command(int argc,
const charconst argv) void recv(Packet,
Handler)
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Criando Um Novo Agente (Cont.)
Arquivo .cc
MeuAgenteMeuAgente() Agent(PT_MEUAGENTE)
bind("packetSize_", size_) int
MeuAgentecommand(int argc, const charconst
argv) ... void MeuAgenterecv(Packet
pkt, Handler) ...
29
Criando Um Novo Agente (Cont.)

• Cria-se classe estática para OTcl linkage

Arquivo .cc
static class MeuAgenteClass public TclClass
public MeuAgenteClass() TclClass("Agent/MeuA
gente") TclObject create(int, const
charconst) return (new MeuAgente())
class_meuagente
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Criando Um Novo Agente (Cont.)

• Inserir valores default para as variáveis do
  agente.
• Adicionar o arquivo .o gerado na lista de
  arquivos objeto do ns no arquivo Makefile.in e
  executar ./configure.

Arquivo ns/tcl/lib/ns-default.tcl
Agente/MeuAgente set packetSize_ 64
sessionhelper.o delaymodel.o srm-ssm.o \
srm-topo.o \ ping.o \ (LIB_DIR)int.Vec.o
(LIB_DIR)int.RVec.o
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Aplicações

• Aplicações são construídas no topo dos protocolos
  de transporte.
• Modeladas através da classe Application.
• Principais métodos
• void send(int nbytes)
• void recv(int nbytes)
• void start()
• void stop()

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Aplicações (Cont.)

• Utilizam os serviços dos protocolos de transporte
  através de chamadas para os seguintes métodos
• send(int nbytes)
• sendmsg(int nbytes, const char flags 0)
• close()
• listen()

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Aplicações (Cont.)
n0
n1
Port Classifier
Port Classifier
Agent/TCPSink
Addr Classifier
Agent/TCP
Addr Classifier
0
0
agents_
agents_
0
1
dmux_
dmux_
entry_
entry_
classifier_
classifier_
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Geradores De Tráfego

• Tráfego é gerado em intervalos, que podem seguir
  uma determinada distribuição ou não.
• Geradores de tráfego disponíveis
• Exponencial -gt geram tráfego de acordo com uma
  distribuição Exponencial On/Off
• Pareto -gt geram tráfego de acordo com uma
  distribuição Pareto On/Off
• CBR (Constant Bit Rate) -gt geram tráfego a uma
  taxa constante

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Geradores De Tráfego (Cont.)

• Uso

set src new Agent/UDP set sink new
Agent/UDP ns_ attach-agent n0 src ns_
attach-agent n1 sink ns_ connect src
sink set e new Application/Traffic/Exponential
e attach-agent src e set packetSize_ 210 e
set burst_time_ 500ms e set idle_time_ 500ms e
set rate_ 100k
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Geradores De Tráfego Trace Driven

• ns permite geração de tráfego a partir de
  arquivos de trace.
• Uso

• set tfile new Tracefile
• tfile filename ltfilegt
• set src new Application/Traffic/Trace
• src attach-tracefile tfile
• ltfilegt
• - Formato binário
• - inter-packet time (msec) e packet size (byte)

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Aplicações Simuladas

• ns permite a simulação de dois tipos de
  aplicações
• Application/FTP
• Application/Telnet

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Aplicações Simuladas (Cont.)

• Uso

set tcp1 new Agent/TCP ns_ attach-agent n0
tcp1 set sink1 new Agent/TCPSink ns_
attach-agent n1 sink1 ns_ connect tcp1
sink1 set ftp1 new Application/FTP ftp1
attach-agent agent
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Encaminhando Pacotes
n0
n1
Application/FTP
Port Classifier
Port Classifier
Agent/TCPSink
Addr Classifier
Agent/TCP
Addr Classifier
0
0
Link n0-n1
entry_
entry_
Link n1-n0