通信网络中并行仿真技术研究

摘要

网络仿真是开展计算机网络相关研究的重要途径之一，但随着通信网络规模的不断扩大，网络研究人员在进行网络仿真研究，特别是在微机上进行大规模网络仿真研究时，单机的计算以及存储能力已经不能满足大规模网络仿真的要求。如果将并行仿真技术融入到通信网络的仿真研究中，充分利用通信网络中的并行特性，使用多台微机共同并行工作，分担各个单机中的工作负载，就能达到提高网络仿真效率，实现大规模网络仿真的目的。这是目前通信网络仿真领域研究的热点问题，也是本文研究的主要内容。
　　 本文首先针对通信网络仿真事件的并行特性，制定了一种通信网络并行仿真调度策略，而这也是进行并行仿真研究需要解决的首要问题。主要工作包括：(1)比较了两种常用的并行仿真调度策略(保守调度、乐观调度)的优缺点，因为乐观调度的回退机制很难建立，而且在通信网络仿真中出现事件回退处理，也不符合正常的仿真逻辑，因此选择保守调度策略作为本文中并行调度策略的基础。(2)提出了两种基于保守调度的通信网络并行仿真调度方式：中心仲裁方式与自主联系方式，因为中心仲裁方式需要一个专门的控制进程来进行并行事件的调度管理，消息在进程之间的传递相对复杂，并且自主联系方式与NS2原有的串行调度方式更接近，因此选择自主联系方式对现有串行网络仿真器NS2的串行调度方式做出修改，制定了一种并行离散事件处理调度策略。(3)将研制的通信网络并行仿真调度器应用于PNS上，利用仿真实验证明了这种调度策略的可行性。
　　 本文还针对电信网络中存在的DoS/DDoS攻击，，利用并行仿真技术，以MPI函数库作为进程间通信的底层支持，设计开发了一种并行的电信网DoS/DDoS攻击仿真检测系统框架。主要工作包括：(1)分析了电信网中DoS/DDoS攻击的特点与系统实时性的要求，利用并行仿真技术，设计了一种电信网DoS/DDoS攻击并行仿真检测系统主体框架，使其能够利用多台机器并行进行攻击检测。(2)以MPI函数库作为进程间通信的底层支持，实现了电信网DoS/DDoS攻击并行仿真检测系统的主体框架，并通过实验证明了这种并行系统相较于单机系统，在性能方面的优势。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词表

声明

第一章绪论

1.1通信网络中并行仿真技术的研究背景及意义

1.2并行仿真技术研究现状

1.3本文主要研究思路

1.4本文的主要工作与章节安排

第二章并行仿真技术理论基础

2.1并行计算的硬件平台

2.1.1共享存储并行机

2.1.2分布存储并行计算机

2.2并行技术的软件支持

2.2.1 OpenMP

2.2.2 MPI

2.3并行技术的算法

2.4并行仿真技术的调度策略

2.4.1保守策略

2.4.2乐观策略

2.4.3混合策略

2.5本章小结

第三章通信网络并行仿真调度器研制

3.1 NS2简介

3.2 PNS简介

3.2.1 MPI层

3.2.2 NS2实体层

3.2.3并行功能层

3.2.4 PNS的运行过程

3.3 NS2的事件和事件调度器

3.4保守同步调度的两种实现方式

3.4.1中心仲裁方式

3.4.2自主联系方式

3.5并行事件调度器的实现

3.6仿真实验及结果分析

3.6.1仿真模型与仿真数据

3.6.2实验方法

3.6.3实验结果与分析

3.7本章小结

第四章电信网DoS/DDoS攻击并行仿真检测系统框架设计

4.1引言

4.1.1 DoS与DDoS攻击概述

4.1.2互联网DDoS攻击检测方法

4.1.3软交换技术

4.1.4软交换平台中的DoS/DDoS攻击

4.2电信网DoS/DDoS攻击并行仿真检测系统框架设计

4.2.1电信网DoS/DDoS攻击检测系统检测原理

4.2.2检测系统的并行设计原因

4.2.3检测系统的并行结构

4.3检测系统的并行功能实现细节

4.3.1发送缓冲队列

4.3.2互斥锁

4.4仿真实验与结果分析

4.4.1仿真数据与仿真模型

4.4.2实验方法

4.4.3实验结果与分析

4.5本章小结

第五章总结

致 谢

参考文献

参考文献

作者攻硕期间取得的研究成果