网络模拟

在计算机网络研究中，网络模拟是一种软件程序复制真实网络行为的技术。这是通过计算不同网络实体（例如路由器、交换机、节点、接入点、链接等）之间的交互来实现的。大多数模拟器使用离散事件模拟，其中状态变量在离散时间点发生变化的系统建模。然后可以在测试实验室中观察网络的行为及其支持的各种应用程序和服务；还可以以受控方式修改环境的各种属性，以评估网络/协议在不同条件下的表现。

一个网络仿真器为软件，预测一个行为的计算机网络。由于通信网络对于传统分析方法来说变得过于复杂，无法准确了解系统行为，因此使用了网络模拟器。在模拟器中，计算机网络用设备、链接、应用程序等建模，并报告网络性能。模拟器支持当今最流行的技术和网络，例如5G、物联网(IoT)、无线局域网、移动自组织网络、无线传感器网络、车载自组织网络、认知无线电网络、LTE等。

大多数商业模拟器是GUI驱动的，而一些网络模拟器是CLI驱动的。网络模型/配置描述了网络（节点、路由器、交换机、链路）和事件（数据传输、数据包错误等）。输出结果将包括网络级指标、链路指标、设备指标等。此外，还可以深入了解模拟跟踪文件。跟踪文件记录每个数据包、模拟中发生的每个事件并用于分析。大多数网络模拟器使用离散事件模拟，其中存储了待处理的“事件”列表，并按顺序处理这些事件，其中一些事件会触发未来的事件——例如数据包到达某个节点的事件会触发该数据包到达的事件在下游节点。

网络仿真允许用户将真实设备和应用程序引入到测试网络（模拟）中，该网络以模拟实时网络行为的方式改变数据包流。实时交通可以通过模拟器并受到模拟中对象的影响。

典型的方法是将来自实时应用程序的真实数据包发送到仿真服务器（在其中模拟虚拟网络）。真实数据包被“调制”成模拟数据包。模拟数据包经过丢失、错误、延迟、抖动等影响后被解调为真实数据包，从而将这些网络效应转化为真实数据包。因此，就好像真实数据包流经真实网络，但实际上它流经模拟网络。

仿真广泛用于设计阶段，用于在部署之前验证通信网络。

有免费/开源和专有网络模拟器可用。著名的网络模拟器/模拟器的例子包括：

• NS2to/NS3是开源且免费的
• OPNET（河床）
• NetSim(Tetcos)
• GloMoSim

是可编辑的商业和开源代码。

网络模拟器提供了一种具有成本效益的方法。

• 企业/数据中心/传感器网络等的网络设计验证。
• 面向服务提供商和监管机构的5G容量和延迟研究
• 网络研发（超过70%的网络研究论文参考了网络模拟器）
• 国防应用，例如基于HF/UHF/VHF无线电的MANET无线电、战术数据链路等。
• 网络中心战
• 物联网,VANET模拟
• 无人机网络/无人机群通信仿真
• 教育：在线课程、实验室实验和研发。大多数大学使用网络模拟器进行教学/研发，因为购买硬件设备太贵

有各种各样的网络模拟器，从非常简单到非常复杂。至少，网络模拟器必须使用户能够

• 对网络拓扑进行建模，指定网络上的节点以及这些节点之间的链接
• 对节点之间的应用程序流（流量）建模
• 提供网络性能指标作为输出
• 数据包流的可视化
• 技术/协议评估和设备设计
• 记录数据包/事件以进行深入分析/调试