NS3网络仿真（8）： 实时仿真

NS3支持实时仿真，且可以将NS3模拟生成的数据包通过主机上真实的网卡发送出去，本节尝试运行NS3中自带的fd-emu-ping示例，使用NS3模拟一台设备，再通过主机上的网口ping一台网络上的真实设备。

// Allow ns-3 to ping a real host somewhere, using emulation mode
//
//
+----------------------+
//
|
host
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+----------------------+
//
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ns-3 simulation
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+----------------------+
//
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ns-3 Node
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+----------------+
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ns-3 TCP
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+----------------+
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ns-3 IPv4
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+----------------+
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FdNetDevice
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|--+----------------+--+
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| eth0 |
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//
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+------+
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//
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//
+----------|-----------+
//
|
//
|
+---------+
//
.---------| GW host |--- (Internet) -----
//
+---------+

这个模型很清楚地表达了NS3实现这个功能的层次结构。

NS3最后的实际收发包操作是由FdNetDevice这个类来完成的，其实现方式为raw socket，但在windows下，raw socket只支持ip层以上的包收发，而不支持mac层数据的收发，因此NS3的代码无法直接在windows下使用。

观察FdNetDevice完成的操作可以发现，它只需要将NS3生成的包发送出去，再将收到的包通过下面的函数扔给NS3就可以了：

FdNetDevice::ReceiveCallback (uint8_t*buf, size_t len)

因此我们引入winpcap库完成收发包的操作，放弃rawsocket方式。

首先在StartDevice时创建winpcap的接收线程：

void
FdNetDevice::StartDevice (void)
{
......
if (m_fd < 1000)
{
m_fdReader = Create<FdNetDeviceFdReader>();
// 22 bytes covers 14 bytes Ethernet header with possible 8 bytes LLC/SNAP
m_fdReader->SetBufferSize(m_mtu + 22);
m_fdReader->Start(m_fd, MakeCallback(&FdNetDevice::ReceiveCallback, this));
}
else
{
// use pcap
pcap_t* ph = (pcap_t*)m_fd;
m_hPcapThread = CreateThread(NULL, 65536, PcapThread, this, 0, NULL);
}
}

在此接收线程中循环调用pcap的接收函数：
DWORD WINAPI FdNetDevice::PcapThread(_In_
LPVOID lpParameter)
{
FdNetDevice* pDev = (FdNetDevice*)lpParameter;
pDev->m_bPcapRun = true;
pcap_t* pc = (pcap_t*)pDev->m_fd;
while (pDev->m_bPcapRun)
{
pcap_dispatch(pc, 1, (pcap_handler)packet_handler, (u_char*)pDev);
}
return 0;
}
然后在收到数据包后调用ReceiveCallback就可以了：
/* Callback function invoked by libpcap for every incoming packet */
void FdNetDevice::packet_handler(void *_param, const void *_header, const void *_pkt_data)
{
const struct pcap_pkthdr *header = (const struct pcap_pkthdr *)_header;
FdNetDevice* dev = (FdNetDevice*)_param;
uint8_t* pkt = (uint8_t*)malloc(header->len);
memcpy(pkt, _pkt_data, header->len);
dev->ReceiveCallback(pkt, header->len);
}
当有数据包需要发送的时候，相应地改用pcap发送：
bool
FdNetDevice::SendFrom (Ptr<Packet> packet, const Address& src, const Address& dest, uint16_t protocolNumber)
{
.....
size_t written = 0;
if (m_fd < 1000)
written = cyg_write(m_fd, buffer, len);
else
{
pcap_t* ph = (pcap_t*)m_fd;
pcap_sendpacket(ph, buffer, len);
written = len;
}
......
return true;
}

貌似很简单的样子。

当我们在Linux下运行此示例时使用的是eth0这样的网络名称，在windows下我们需要使用一长串的名称，不过这个名称很容易用winpcap获取：

再修改一下目标机的IP，运行示例：

轻松搞定！！！

最后

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