摘 要：网络仿真的应用是基于现代计算机技术同网络的结合发展上产生的网络研究手段，文章通过对网络仿真的相应的应用软件的发展以及背景进行了比较性研究，对网络仿真的工作流程进行了描述，通过对其原理以及构成的分析对当下应用最广的OPENT以及NS2软件进行了介绍。
关键词：网络工具；网络仿真；应用；软件
1 简介
现代化的网络在研究过程中需要一个模拟环境用以对其开发设计已经应用进行不断地完善，网络仿真工具就是通过一个系统理论形式以及随机过程为基础的统计优化理论作为研究前提的手段。在设计时期，仿真环境可以为各种方案提供一个虚拟的模型用以对其性能进行有效的预测；在运行时期，系统的性能优化需要建立在工作环境不同以及负荷分析的比较上的。因此，在很多情况中，模拟仿真的网络环境是最可行可靠的方式以及技术手段。相对比数学分析仿真方式的抽象程度要低一些，更容易让人理解；相对比测量技术，仿真方式耗费的时间也相对较少；其在成本的节约以及有效性的高低上是其他的方式无法比拟的。网络技术的发展也使得网络技术的复杂化程度随之增加，因此测试和完善其的网络环境要求也越来越高，网络仿真技术要求也随之不断的加强，应用也开始广泛。目前在网络技术的开发设计以及研究规划和完善上成为了不可或缺的工具。
美国等西方的发达国家从上世纪的八十年代起就开始进行了商业以及非商业的的网络仿真技术的开发和研究，近些年来我国也开始意识到了网络仿真的重要性，因此开始针对性的对此类软件进行开发。1997年CERNET网络中心开始着手对自己的网络仿真类的软件进行研发，1998年之后OPENT软件开始被引入中国，用于很多企业单位，进行协议开发以及规划和设计应用方面的研究。
2 步骤
完整的网络仿真具有特定的步骤，需要对仿真的环境首先进行定义，然后在进行建模和运行最后是结果的展示的等一系列的环节，这个过程中最重要的就是运行以及建模，具体来说包括了首先建模之后对模型的确认然后是对数据进行采集以及程序的编制、验证，最后则是运行，并且每个环节都是对下一个环节可以正常运行的前提。问题的定义是对仿真网络的内容和方向的确定，是对仿真目的的明确。模型实则是仿真系统中的核心内容，是通过建立起一个简化后的真实网络已满足需要进行的网络研究需求，因此其中必须对网络的本质属性以及重要因素和逻辑关系进行包含，这样才能具有代表性。在整个网络仿真的建立过程中模型的建立以及验证工作是技术性最强的。对于模型进行确立的方式一般都是通过专家建议，假设性的炎症和初步仿真的系统一致性对比这三种方式。其中数据的采集工作是对于建模的基础性要求，历史数据实则算得上是仿真系统的数据的重要来源，系统的运行性能不仅仅是其自身所决定的同时还和工作负荷有关。实时的网络数据为系统的优化提供最新鲜的资料，而模拟环境的建立的目的就是对这些随机的因素进行综合采集以及考虑，这就会涉及到信息的分布分类问题。最早的仿真系统大多是通过程序性的语言进行设计的，这种建立在苛刻复杂的网络系统要求之上的设计难度非常之大，仿真工具因此开始想着以仿真对象为基础的面向过程、事件的新型工具方向发展。模型运行以及结果展示的方式得到的仿真结果的运行模式得以发展，并被运用到现代的仿真模拟环境的应用中。事实上，这样的过程还未达到一个完善成熟的要求，还需要进行完善和修改。虽然信息的获取可以不断的对网络仿真建模进行完善但是这并不意味着数据越多越好，因为详细的数据就代表了信息的量会越大，这就会产生一些无用的参数，会影响仿真的结果准确度。此外，大量的数据也会令模型系统的负担加重。所以仿真层次的合理选择也是建模的重要保证。
3 设计原理
离散事件的随机性是网络仿真的重要特点之一，离散事件就是按照事件的发展顺序进行的一种排序，挺将这种排序应用到系统的模拟运行中，尽可能的对真实的网络状态进行模拟。随机性就是系统状态发生变化的主要因素，这也是离散型的系统仿真的基本组成元素。
4网络仿真软件OPNET NS2
目前，使用最广泛的网络仿真工具莫过于OPNET（商业软件） NS2（免费软件）。这两款软件的差别很大，鉴于上述原因，此处不做功能的逐一对比，而是从用户的角度对各自的特点分别给于介绍：
4.1 NS2简介
NS2是network simulator的缩写，是一个用于网络研究的离散事件仿真器，主要用于仿真各种网络协议和网络体系结构。对于运行速度要求很高而对程序维护速度不敏感的任务非常适用，一般用于协议的仿真研究。
为了使显示结果更逼真，NS2 提供了一个用于产生动画效果的可视化工具：nam。nam用于有线和无线网络的可视化，在nam中，执行仿真的人可以控制动画演示的速度，一个完整的仿真脚本一般包括：创建事件调度表，即前面介绍的未来事件表）、创建网络、建立不同节点之间的连接、生成网络流量，进行跟踪等。NS2 中的网络实体包括：
节点：网络中的硬件实体。
代理：节点上的软件实体。
链路：用于连接网络各节点。链路有单工和双工之分。流量生成器：它是一种代理，分为源和汇，分别代表着包的生成方和接受方，主要模拟网络中的业务流。NS2支持的协议有：tcp，udp，ip，rtp/rtcp，SRM，802. 3MAC，802.11MAC；支持静态单播，动态单播和多播路由协议；支持drop-tail，RED，CBQ，WRR，DRR，SFQ等队列和包的调度。可以生成指定的业务流；支持链路失效，链路出错；也可以和真实的网络互换数据。
4.2 OPNET 简介
OPNET 是OPNET Technologies Inc. 公司的产品，最早由麻省理工学院信息决策实验室受美国军方委托开发。目前，该产品在通信、国防及电脑网络领域获得了广泛认可和采用。被NETWORK WORLD 评选为《世界级网络仿真软件》。OPNET 通过多层子网嵌套来实现复杂的网络拓扑管理。提供了三层建模机制，分别为进程级、节点级和网络级，在进程级对各对象行为进行仿真，互联进程级对象形成节点级的设备，通过链路将设备互联形成网络级的网络，将多个网络场景组织在一起形成工程。协议和其它进程通过有限状态机来建立模型，FSM 的状态和状态的转换是由C/C++的逻辑完成的。为简化模型的书写，该产品提供了400多个库函数。该产品提供了集成的调试环境和分析工具。在仿真过程中和仿真完成后，均可以用动画来展示模型的行为。仿真结果可输出到电子表格中，从而简化图形的绘制和时间序列的分析，提供柱状图、概率函数、参数曲线、置信区间等。
5 结束语
文章通过这种仿真设计软件的原理介绍，并在此基础上对两款较为广泛使用和代表性较强的软件进行了简要的介绍，就目前的应用中，NS还是免费使用的，并且其源代码属于开放式的，所以在高校的应用和软件开发领域较受欢迎。而OPNET的功能较NS要强大，但是属于收费式的，在一些网络研发的大型公司和部门的使用度要高一些。也提供一些学生使用的免费版本，但使用很复杂，也在某些高校中流行。研究国外先进网络仿真软件的开发经验，可以极大的促进我国具有自主产权的同类产品的研制和开发。