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面向多媒体网络模拟器的设计与应用

作　者: 王子超
导　师: 丛静
学　校: 东华大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 网络模拟器网络驱动程序接口规范技术网络多媒体应用
分类号: TP393.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
引　用: 1次
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内容摘要

网络模拟器(Network Emulator)为在实验室环境下测试、分析和评价Internet的各种应用系统和技术提供了一个方便、高效的方法,具有费用较低、规模较小、使用方便、实时性等特点。针对国内外网络模拟器的研究现状,本课题设计开发了一个面向协议的、基于Windows平台的网络模拟器——WINPLEM。它不仅能模拟用户定义的简单网络链路条件,如带宽、延迟和丢包等,还能够模拟数据包错序传输的网络现象,并支持trace文件加载模式,从而模拟动态的网络传输,使模拟更具有真实性,适合用于多媒体应用等各种网络服务的性能分析和评价。本文在介绍网络模拟器的开发现状以及Windows平台下进行相关开发的关键技术之后,提出了WINPLEM的体系结构。WINPLEM由多个模块及相应的接口组成,通过采用相关技术独立实现各主要功能及接口,使其可以实现对多种网络现象的模拟。为达到延迟模拟的高精度要求,文中对Windows平台下可采用的两种延时方式进行了对比,一种是利用性能计数器循环查询时钟产生延时,另一种是利用Windows内核定时器控制缓冲队列产生延时。大量测试实验结果表明,后一种方式只产生较低的误差率和系统负荷,可以更有效地实现数据包延时。在实现网络传输延时的基础上,将带宽模拟作为传输延迟的一个特例,实现了对网络传输带宽的实时控制。通过修改Windows平台下网络驱动接口规范(NDIS)的数据包发送流程,实现了丢包的功能,并且通过随机数生成策略实现了对丢包率的动态模拟。提出了一种数据包动态调度机制,并通过I/O请求包(IRP)实现了用户配置参数和trace文件的加载功能,实现了广域网数据包错序传输的模拟。通过调度机制和加载功能的结合实现对动态传输延迟的模拟。大量性能测试实验的结果表明,本文设计、实现的网络模拟器WINPLEM达到了高精度、低负荷的设计要求,其中带宽模拟的误差率低于2.25%,延迟模拟的误差率低于5%,丢包率模拟的误差率低于2%,而CPU的占用率能够一直保持在5%以下。最后,提出了一个应用实例,将WINPLEM用于流媒体视频测试,进一步论证了WINPLEM的有效性和应用性。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-25
  1.1 网络仿真概述  13-14
  1.2 网络模拟的研究现状和关键技术  14-22
  1.3 本文的主要工作、意义及创新点  22-24
  1.4 论文结构  24-25
第二章开发Windows平台下网络模拟器的关键技术  25-37
  2.1 Windows中的网络模型  25-26
  2.2 NDIS框架在模拟器实现中的作用  26-29
  2.3 I/O请求包(IRP)在模拟器实现中的作用  29-32
  2.4 Windows平台下网络模拟器的开发环境  32-34
  2.5 Windows平台下网络模拟器开发的要点  34-36
  2.6 本章小结  36-37
第三章 WINPLEM功能模块的设计与实现  37-56
  3.1 总体框架  37-40
  3.2 WINPLEM的丢包及协议过滤功能  40-46
  3.3 WINPLEM的延迟及带宽模拟功能  46-52
  3.4 数据包的动态延迟及错序模拟功能  52-55
  3.5 本章小结  55-56
第四章 WINPLEM的性能测试  56-67
  4.1 模拟测试环境的搭建  56-57
  4.2 测试工具  57-58
  4.3 WINPLEM最大吞吐量测试  58-59
  4.4 WINPLEM核心功能的性能测试  59-65
  4.5 实验结果分析  65-66
  4.6 本章小结  66-67
第五章 WINPLEM在多媒体网络传输上的应用  67-78
  5.1 视频点播系统  67
  5.2 多媒体网络传输中的相关协议  67-69
  5.3 视频点播系统的搭建  69-71
  5.4 网络传输对视频点播系统的影响  71-76
  5.5 应用测试的评价  76-77
  5.6 本章小结  77-78
第六章总结与展望  78-80
  6.1 课题研究工作总结  78-79
  6.2 展望  79-80
参考文献  80-85
攻读学位期间发表的学术论文  85-86
致谢  86

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