Grundlagen der Netzwerksimulation

Eine Schule will wissen, ob ihr Netzwerk zurechtkommt, wenn jede Klasse gleichzeitig ein Video streamt. Niemand kauft Kabel, um das herauszufinden. Ingenieure bauen das Netzwerk in einem Programm nach, einem Simulator, und lassen es laufen, um zu sehen, was die Pakete tun würden.

• Simulator: ein Programm, das ein Netzwerk nachahmt.
• Knoten: ein Computer im Netzwerk.
• Verzögerung: wie lange ein Bit braucht, um eine Verbindung zu durchqueren.
• Datenrate: wie viele Bits eine Verbindung pro Sekunde überträgt.
• Paketverlust: gesendete Pakete, die nie ankommen.

Deine Dateien liegen im Ordner ns3. Der erste Befehl wechselt hinein. first.cc erzeugt zwei Knoten, verbindet sie mit einer Verbindung und schickt ein Paket an einen Echo-Server, der es zurückschickt. sim build kompiliert es gegen ns-3 und braucht ein paar Sekunden. Das Programm heißt danach first. Führe es aus: Die erste Zeile sagt, wann der Client sein Paket gesendet hat, die zweite, wann die Antwort zurückkam.

ns-3 hat auch first-0-0.pcap geschrieben, eine Aufzeichnung jedes Pakets, das über das Gerät von Knoten 0 lief. Eine pcap-Datei ist das echte Format, das Werkzeuge wie tcpdump lesen. sim pcap listet sie auf, ein Paket pro Zeile, mit der Zeit in Sekunden. Es gibt zwei Zeilen: die Anfrage bei 2.000000 und die Antwort einige Millisekunden später, jeweils mit 1024 Bytes Daten.

Die beiden Einstellungen stehen auf der Kommandozeile. Der erste Lauf gibt der Verbindung eine lange Verzögerung und behält die Rate. Der zweite behält die Verzögerung und senkt die Rate auf 1 Mbps. Vergleiche beide mit der Rundreise von vorhin, etwas über 7 ms. Eine Verzögerung von 50 ms addiert etwa 96 ms, weil das Paket die Strecke zweimal durchquert. Die langsamere Rate addiert etwa 13 ms, weil jedes Bit länger braucht, um auf die Leitung zu kommen.

bottleneck.cc hat Sender, die je eine schnelle Verbindung zu einem Router haben, und eine langsamere Verbindung vom Router zum Empfänger. FlowMonitor zählt, was jeder Fluss gesendet hat und was angekommen ist. Bei zwei Sendern mit je 4 Mbps in den Engpass von 10 Mbps kommt jedes Paket an. Der zweite Lauf schickt fünf Flüsse mit je 1 Mbps in eine Verbindung mit 4 Mbps: Etwa ein Fünftel jedes Flusses geht verloren, weil die Warteschlange des Routers voll ist und er verwirft, was er nicht halten kann.