一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台，其包括虚拟节点、虚拟链接、虚拟网络的管理和虚拟化网络元素VNE；所述的虚拟节点是一个仿真器；所述的虚拟链接负责为网络的虚拟节点建立信道；所述的虚拟化网络元素VNE能够模拟一个网络设备。本发明专利技术采用虚拟化技术，采用系统的进程仿真网络设备，每个虚拟机可支持若干个进程，从而一台物理主机可仿真大量的网络设备。用户可控制网络拓扑的结构与网络连接的参数，这为实验室的课程提供了丰富的选择。此外，虚拟网络设备具有动态地接入、退出网络的功能，由此实现了移动无线网络的仿真要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台
本专利技术涉及一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台。
技术介绍
移动无线网络是电子信息专业的重要教学内容，无线网络设备的类型繁杂且功能丰富，学习理论知识难以全面地理解无线网络的运行原理，因此，该课程的实验室建设是高等院校电子信息专业的重要需求。无线移动网络设备包括无线通信基础设施、adhoc移动设备、交换机、集线器、无线信道与无线终端等设备，组建移动无线网络则需要大量的网络设备，这为实验室建设带来了极大的经济负担。通过虚拟化技术模拟网络拓扑是当前的一个可靠方案，目前已有一些基于虚拟化技术的计算机网络仿真器，例如：opnet、QualNet、NS-2、QEMU等，但此类网络仿真器仅支持静态与固定的网络场景，无法用于动态移动网络的仿真与实验。随着移动互联网、物联网的飞速发展，无线网络的移动性与动态性是当前无线网络的主要特点，而opnet、QualNet、NS-2等网络仿真平台均需要预定静态并且固定的网络拓扑结构，不支持对移动网络的仿真。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术提供一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台，其包括虚拟节点、虚拟链接、虚拟网络的管理和虚拟化网络元素VNE；所述的虚拟节点是一个仿真器；所述的虚拟链接负责为网络的虚拟节点建立信道；所述的虚拟化网络元素VNE能够模拟一个网络设备。进一步地，所述的虚拟节点共有两种类型：a、虚拟主机：用户配置VHOST的操作系统与硬件属性，仿真系统为每个虚拟节点分配一个虚拟存储空间；b、虚拟路由器，由MWNS直接配置，为网络提供合适的路由协议。进一步地，仿真系统的虚拟链接共有三种类型：a虚拟链接：虚拟的点对点连接；B、虚拟集线器：模拟物理集线器设备；C、虚拟交换机：模拟物理交换机设备。进一步地，所述虚拟网络的管理包括会话管理和MWNS管理器；MWNS的一个会话表示一个完整网络拓扑的配置，一个会话仅可在一个物理主机上，一个分布式虚拟网络由多个MWNS会话组成，会话之间具有独立性并且互不干扰；MWNS管理器通过命令行形式与用户交互，用户使用管理器控制指定的会话。MWNS管理器采用SSH连接为用户提供了远程访问功能，用户可在远程的主机上管理MWNS仿真系统。进一步地，虚拟化网络元素VNE用于模拟一个网络设备，其具体实现是基于面向对象的编程思想，将VNE作为一个父类，各种网络设备均为VNE的子类进一步地，一个VNE包含一个转发引擎与若干个接口，只要系统的内存足够，接口数量则可为任意值；接口可在系统运行期间动态地创建，每个接口拥有一个输入队列与一个输出队列，每个队列有一定大小的缓存区。接口内部通过一个转发引擎相互连接。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术采用虚拟化技术，采用系统的进程仿真网络设备，每个虚拟机可支持若干个进程，从而一台物理主机可仿真大量的网络设备。用户可控制网络拓扑的结构与网络连接的参数，这为实验室的课程提供了丰富的选择。此外，虚拟网络设备具有动态地接入、退出网络的功能，由此实现了移动无线网络的仿真要求。本专利技术设计的MWNS仿真平台主要包含了VNE虚拟网络设备模块与基于NEMO的移动网络管理模块，对仿真平台的易用性、经济成本与仿真性能之间取得了较好的平衡。在实验部分将MWNS系统与MININET进行了比较，两者的仿真性能极为接近，但MININET仅能在同一个物理主机中建立仿真，而MWNS可在多个物理主机中建立分布式虚拟网络，每个主机的子网可作为网络社区进行实验研究。WMNS与JBOTSIM的对比实验结果显示，WMNS能够准确地仿真移动自组织网络，并且能够降低测试床物理设备的成本。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例中一个MWNS虚拟网络的实例示意图；图2是包含两个接口的VNE示意图；图3是VNE网络链接模式示意图；图4是VNEhub模式示意图；图5是VNE交换机模式示意图；图6是通过“bind”命令建立网络端点与VNE接口之间的绑定示意图；图7是MWNS系统与QEMU仿真系统之间的关系示意图；图8是实时调度器与MWNS的交互过程示意图；图9是MOSH、SSH的实验结果与仿真结果示意图；图10是网络数据发送速率与移动目标数量的关系示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术设计的移动无线网络仿真平台简称为MWNS(MobileWirelessNetworkSimulation)，与其他的网络仿真器(例如：NS-2,Opnet等)相比，MWNS主要有以下几个特点：①动态性：网络拓扑结构为热连接模式，即一个新节点能够动态地加入或者退出目标网络。②移动性：能够创建一个自定义的网络拓扑结构，并且网络对于移动的节点具有自动连接的能力。③社区性：能够连接若干个子网，模拟互联网的社区概念。MWNS网络的主要元素MWNS是一个分布式的虚拟网络环境，用户可使用MWNS建立静态或动态的网络。MWNS建立的虚拟网络主要由虚拟节点与虚拟链接组成。虚拟节点：MWNS的虚拟节点是一个仿真器，虚拟节点共有两种类型：VHOST(虚拟主机)：用户可配置VHOST的操作系统与硬件属性，仿真系统为每个虚拟节点分配一个虚拟存储空间(本系统采用物理主机的一个文件夹)。VROUTER(虚拟路由器)：由MWNS直接配置，为网络提供合适的路由协议，MWNS提供的路由协议包括：DHCP(动态主机配置协议)、DNS(域名系统)、NFS(网络文件系统)、HTTP(超文本传输协议)、SSH(SecureShell协议)、NTP(NetworkTime协议)、RIP(动态路由协议)。虚拟链接：虚拟链接负责为网络的虚拟节点建立信道，仿真系统的虚拟链接共有三种类型：1.VLINE(虚拟链接)：虚拟的点对点连接。2.VHUB(虚拟集线器)：模拟物理集线器设备。3.VSWITCH(虚拟交换机)：模拟物理交换机设备。图1所示是一个MWNS虚拟网络的实例。左右分别是两个虚拟主机，中间通过VROUTER与VSWITCH连接，虚拟主机之间的通道为TCP通道。虚拟主机与VSWITCH之间的通道为UDP通道，虚拟主机与VHUB之间的通道为TCP通道。虚拟网络的管理：会话管理：MWNS的一个会话表示一个完整网络拓扑的配置(包含虚拟节点与虚拟链接)，一个会话仅可在一个物理主机上，一个分布式虚拟网络由多个MWNS会话组成，会话之间具有独立性并且互不干扰。MWNS管理器：MWNS管理器通过命令行形式与用户交互，用户使用管理器控制指定的会话。MWNS管理器采用SSH连接为用户提供了远程访问功能，用户可在远程的主机上管理MWNS仿真系统。虚拟化网络元素VNE(VirtualNetworkElements)本专利技术设计了一个虚拟网络元素VNE，VNE能够模拟一个网络设备，例如：网络链接、hub、交换机、网络节点。具体实现是基于面向对象的编程思想，将V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台，其特征在于，包括虚拟节点、虚拟链接、虚拟网络的管理和虚拟化网络元素VNE；所述的虚拟节点是一个仿真器；所述的虚拟链接负责为网络的虚拟节点建立信道；所述的虚拟化网络元素VNE能够模拟一个网络设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台，其特征在于，包括虚拟节点、虚拟链接、虚拟网络的管理和虚拟化网络元素VNE；所述的虚拟节点是一个仿真器；所述的虚拟链接负责为网络的虚拟节点建立信道；所述的虚拟化网络元素VNE能够模拟一个网络设备。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台，其特征在于，所述的虚拟节点共有两种类型：a、虚拟主机：用户配置VHOST的操作系统与硬件属性，仿真系统为每个虚拟节点分配一个虚拟存储空间；b、虚拟路由器，由MWNS直接配置，为网络提供合适的路由协议。3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台，其特征在于，仿真系统的虚拟链接共有三种类型：a虚拟链接：虚拟的点对点连接；B、虚拟集线器：模拟物理集线器设备；C、虚拟交换机：模拟物理交换机设备。4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化的移动无线网络仿真与实验平台，其特征在于，所述虚拟网络的管理包括会话管理和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，瞿国庆，李扬，
申请(专利权)人：江苏商贸职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32