[发明专利]一种基于虚拟化技术的分布式实时网络仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域。更具体地，涉及一种基于虚拟化技术的分布式实时网络仿真系统。

背景技术

随着计算机硬件及计算虚拟化与网络虚拟化的发展，特别是Docker容器虚拟技术及软件定义网络SDN的出现，构建大规模实时网络仿真(Emulation)平台已不再像以前那样困难，构建Emulation平台将会像构建软件网络仿真(Simulation)系统一样简单，同时能弥补软件仿真的不足，网络研究者使用Emulation平台验证网络协议将成为未来网络协议研究的一种趋势。软件网络仿真是利用数学建模和统计分析方法模拟网络行为，很难(甚至无法)实现实际的物理接口与全栈网络协议，因此仿真结果与实际情况存在一定的差距。在网络协议的研究中，网络研究者一直致力于构建基于硬件的实时网络仿真平台对实验网络协议进行验证：Hibler设计开发的Emulab系统是一个以大规模与容器虚拟化技术闻名的实时网络仿真平台，虽然对于现在来说其使用的技术过于陈旧，但其设计思想与设计原则对后来研究者帮助很大。Lantz设计开发的Mininet也是一个基于容器技术的较大规模实时仿真系统，但其主要支持的是SDN协议的开发验证，并且只能运行在单一物理主机上，不支持分布式仿真。

随着虚拟化及云计算技术的发展，涌现出诸多优先开源架构，如OpenStack，一个开源的云计算管理平台项目，这使得自助按需部署网络节点与网络拓扑变得更加容易。

因此，需要利用现有的虚拟化、云计算技术，构建一种分布式实时网络仿真系统，实现对网络协议的大规模实时仿真，并且其仿真拓扑与链路特性可按照真实移动模型动态变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟化技术的分布式实时网络仿真系统，实现对网络协议的大规模实时仿真，并且其仿真拓扑与链路特性可按照真实移动模型动态变化。

为达到上述目的，本发明采用下述方案：

一种基于虚拟化技术的分布式实施网络仿真系统，包括：网络模拟器和多个物理仿真节点，其中：

所述网络模拟器用于向物理仿真节点发送初始化指令、生成并储存仿真数据、向物理仿真节点派送所述仿真数据和发送仿真开始命令、监测仿真过程以及接收仿真结果；

所述多个物理仿真节点用于根据所述初始化指令创建虚拟仿真节点与虚拟仿真网络，动态控制仿真链路、仿真拓扑和试验网络协议程序的操作，监测仿真过程，收集并向所述网络模拟器上传仿真结果，其上运行有仿真代理；

所述虚拟仿真节点用于在所述仿真代理的控制下运行实验网络协议程序并将所述程序运行结果传送给所述网络模拟器。

优选的，所述系统进一步包括第一物理交换机，所述第一物理交换机将多个物理仿真节点相连，并连接到所述网络模拟器，构成管理网络，用于传输控制信息和存储的仿真数据，并且用户通过所述物理交换机对所述系统进行远程访问；

优选的，所述网络模拟器和所述多个物理仿真节点中的每一个均通过至少一个仿真接口相连，构成仿真网络，用于传输仿真数据。

优选的，所述系统还包括第二物理交换机，所述第二物理交换机将多个物理仿真节点相连并连接到所述网络模拟器，构成仿真网络，用于传输仿真数据。

优选的，所述虚拟仿真节点被配置为将所述的程序运行结果直接传送给所述网络模拟器；或者所述虚拟仿真节点被配置为将所述的程序运行结果通过所述仿真代理传送给所述网络模拟器。

优选的，所述网络模拟器包括至少一台多网卡嵌入式设备。

优选的，所述物理仿真节点为物理主机。

本发明的有益效果如下：

本发明旨在构建一种基于虚拟化技术的实时网络仿真系统，通过轻量级容器虚拟技术实现大规模(如100倍物理仿真节点规模)的实时全栈网络仿真，并借助网络虚拟技术实现灵活的仿真拓扑控制，同时通过分布式同步控制机制，将大规模仿真网络拓扑及其链路特性的更新速度达到毫秒级。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明所述仿真系统基本结构图。

图2示出本发明所述仿真系统硬件部署结构图。

图3示出本发明所述仿真系统软件部署示例。

图4示出本发明所述仿真系统工作流示意图。

图5示出本发明所述仿真系统拓扑与链路特性动态控制示意图。

图6示出本发明所述仿真系统简单网络拓扑及其连接矩阵。

图7示出容迟容断网络中一种社交移动模型示意图。

具体实施方式