轉自http://www.osedu.net/yuanchuang-article/ns2/2011-07-23/275.html
和http://hi.baidu.com/mucenl/blog/item/afdf671f9aa803e5e0fe0ba7.html
什麼是NS-3？
離散事件驅動網絡模擬器。看看官方的定義：（from http://www.nsnam.org/ ）
ns-3 is a discrete-event network simulator for Internet systems, targeted primarily for research and educational use. ns-3 is free software, licensed under the GNU GPLv2 license, and is publicly available for research, development, and use.
ns-3 is intended as an eventual replacement for the popular ns-2 simulator. The project acronym “nsnam” derives historically from the concatenation of ns (network simulator) and nam (network animator).
NS-3 vs NS-2
NS-3雖然冠以一個“3”，但事實上跟它廣泛流行的前任NS-2並非一脈相承，或者從使用角度上說，僅僅繼承了一個名稱而已。NS-3基本上是一個新的模擬器，不支持NS-2的API。NS-3是完全用C++編寫的（也有可選的Python接口），而NS-2一部分模塊使用C++而另一部分使用 OTcl。因而NS-3最大的特點就是腳本可以C++或Python語言，而在NS-2中，我們使用的是OTcl。
NS-3的功能仍舊在開發中，因此它遠沒有NS-2完善（當然NS-2的維護也在進行中）。NS-3並不包含目前所有NS-2的功能，但它具有某些新的特性：正確的多網卡處理、IP尋址策略的使用、更詳細的802.11模塊等等。
（出於最後的這句話，我們這次作業大膽地採用了NS-3進行仿真——此是後話。）
Latest stable release: ns-3.2.1 (November 20, 2008)
結構：
據說NS-3的架構看起來比NS-2清晰得多，從NS-3 Tutorial看起來確實是這樣。NS-3中把網絡構件分爲四類：
·Node：終端節點，能夠添加應用、協議、外部接口等。
·NetDevice：網卡及其驅動，有各種不同類型的網卡：CsmaNetDevice、PointToPointNetDevice、WifiNetDevice。
·Channel：通道，有各種不同類型的介質通道：CsmaChannel、PointToPointChannel、WifiChannel。
·Application：應用程序，包括UdpEchoClientApplication、UdpServerApplication等。
此外，NS-3中提供了一類稱爲Topology Helper的模塊，對應每種拓撲連接有不同的Helper（例如CsmaNetHelper等），使用這些類來模擬現實中的安裝網卡、連接、配置鏈路等過程，來簡化工作。
NS-3對我來說也是一個小火星環境，因此也有許多火星文需要學習：
【名詞解釋】
POSIX ：Portable Operating System Interface
一組操作系統API的協議/標準族，最開始爲了Unix系統上的可移植性而開發的，也適用於其他操作系統。
Doxygen ：Documentation Generator
支持C++、C、Java、Objective-C、Python、IDL、Fortran、VHDL、PHP、C#等各種語言的文檔生成器，用於從源代碼中生成說明文檔。（類似於我之前使用過的Sandcastle，貌似更加強大些，有必要得學習一下。）
nam ：Network Animator
基於Tcl/TK的網絡動畫演示工具，能提供拓撲和包級別的動畫以及數據流觀察。（參考http://www.isi.edu/nsnam/nam/ ）
Mercurial
NS-3代碼維護使用的源碼版本控制管理系統
Waf
NS-3項目使用的新一代的基於Python的構建系統（Build System）
WireShark
一種GUI包嗅探器。由於NS-3能生成.pcap文件，因此可以使用類似於WireShark的軟件對數據進行分析
tcpdump
另一種包嗅探器。在Linux下使用CLI進行數據分析
編譯與運行：
一、環境支持
如上文（NS-3入門[1]概念引入 ）所述，編譯/運行NS-3腳本需要保證Linux環境的設置（gcc、waf、tcpdump等），詳細的必要軟件包安裝過程參見http://www.nsnam.org/wiki/index.php/Installation
二、NS-3C++腳本的編寫
如前所述，NS-3的腳本使用C++語言（也支持python），使用四種類型的網絡構件（Node、NetDevice、Channel、Application）。一個簡單的腳本一般有以下步驟：
1、創建節點Node（使用類NodeContainer::Create()方法）
2、使用鏈路Helper類來幫助設置鏈路（包括PointToPointHelper、CsmaHelper、WifiHelper等類型）。 Helper類雖然不屬於上述四類的網絡構件，但它卻極大地方便了拓撲的搭建，它可以幫助我們處理實際中諸如在兩個終端安裝網卡、連網線、Modern、配置上網方式、鏈路屬性等底層工作，簡化了仿真過程，使我們可以更專注於仿真的目的
3、安裝IP協議棧（使用類InternetStackHelper::Install()方法）
4、設置IP地址（使用類Ipv4AddressHelper::SetBase()/Assign()方法）
5、在節點Node上安裝應用程序（目前支持UdpServerServer、UdpEchoClient、PacketSink等）
6、設置仿真時間、啓動仿真
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一個簡單的腳本（來自NS-3 Tutorial）及其解釋
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/* -*- Mode:C++; c-file-style:"gnu"; indent-tabs-mode:nil; -*- */ //指示Emacs工作在C++模式下
#include "ns3/core-module.h" //模塊已分爲大類(各包含各模塊的頭文件)
#include "ns3/simulator-module.h" //位於%build derectory%/ns3/xx.h，%build derectory%一般爲build/debug或build/optimized
#include "ns3/node-module.h"
#include "ns3/helper-module.h"
using namespace ns3;
NS_LOG_COMPONENT_DEFINE ("FirstScriptExample"); //使用NS_LOG宏定義component
//log modules core/debugging/logging
int
main (int argc, char *argv[])
{
//LOG使仿真期間分組收發時會顯示仿真信息
//開/關命令行消息日誌(允許程序員將消息顯示在屏幕上),默認關閉
LogComponentEnable("UdpEchoClientApplication", LOG_LEVEL_INFO); //開啓兩個類的Log組件，並設置log級別爲LOG_LEVEL_INFO
LogComponentEnable("UdpEchoServerApplication", LOG_LEVEL_INFO); //同上
/**********************網絡拓撲部分*********************/
//NodeContainer爲類名，用於創建、管理、訪問node對象
NodeContainer nodes; //創建NodeContainer類的對象
nodes.Create (2);
//PointToPointHelper類，創建、配置、安裝NetDevice對象(object)
PointToPointHelper pointToPoint;
//設置PointToPointHelper類對象的Channel和NetDevice參數
pointToPoint.SetDeviceAttribute ("DataRate", StringValue ("5Mbps")); //數據率=5Mbps
pointToPoint.SetChannelAttribute ("Delay", StringValue ("2ms")); //發送延遲=2ms
NetDeviceContainer devices; //device對象用來存儲返回的網絡設備列表
//PointToPointHelper類對象的Install方法將NodeContainer對象作參數，
//該方法使用先前設置的參數(SetChannelAttribute)創建P2PChannel；
//並對輸入參數的每個節點，創建一個使用先前參數(SetDeviceAttribute)的P2PNetDevice；
//並將節點、信道、設備三者關聯！
devices = pointToPoint.Install (nodes); //該句完成信道、設備配置和安裝！！！
//Install返回值是網絡設備列表，以供下文使用
InternetStackHelper stack;
stack.Install (nodes); //安裝協議棧(TCP/UDP/IP等)到NodeContainer類對象的每個node
Ipv4AddressHelper address;
//address對象的SetBase方法：參數1爲子網地址基，參數2爲子網掩碼
//給10.1.1.0子網分配IP地址，默認IP地址從1開始！順序增加！
//即若有2個node，node1IP爲10.1.1.1，node2IP爲10.1.1.2
address.SetBase ("10.1.1.0", "255.255.255.0");
//interfaces容器中第0個接口與nodes容器中第0個節點匹配
//interfaces容器中第1個接口與nodes容器中第1個節點匹配
//IP安裝(Assign方法)，分配接口<-->地址
//接口0/1分別對應地址10.1.1.1/2！！！！
Ipv4InterfaceContainer interfaces = address.Assign (devices); //Assign方法用devices作參數，指定IP到設備
//返回值是Ipv4InterfaceContainer類對象列表，同前NetDeviceContianer列表
/********************網絡拓撲部分結束*********************/
/**********************應用程序部分*********************/
//創建Server程序，等待UDP分組，並將其發回給sender
UdpEchoServerHelper echoServer (9); //9：Server等待分組到來的端口
//將端口作爲構造函數的一個參數，也可使用SetAttribute設置端口
ApplicationContainer serverApps = echoServer.Install (nodes.Get (1)); //安裝UdpEchoServer Application，返回Ptr<Node>
//返回Application列表，用ApplicationContainer類存儲 //Server用節點1(地址xxx.2)
serverApps.Start (Seconds (1.0)); //Application的啓動/停止(ApplicationContainer類的方法)
serverApps.Stop (Seconds (10.0)); //Seconds方法轉化得到NS3 Time
//創建Client程序
UdpEchoClientHelper echoClient (interfaces.GetAddress (1), 9); //UdpEchoClientHelper構造函數中設置前兩個屬性
//參數1爲Remote Address,參數填寫的地址索引1，地址爲xxx.2
//參數2爲Remote Port,
echoClient.SetAttribute ("MaxPackets", UintegerValue (1)); //允許的最大分組的數目，此處指示僅發送1個分組
echoClient.SetAttribute ("Interval", TimeValue (Seconds (1.))); //分組間等待的間隔
echoClient.SetAttribute ("PacketSize", UintegerValue (1024)); //單位爲Byte
ApplicationContainer clientApps = echoClient.Install (nodes.Get (0)); //Client用節點0(地址xxx.1)
//返回Application列表，用ApplicationContainer類存儲
clientApps.Start (Seconds (2.0));
clientApps.Stop (Seconds (10.0));
/********************應用程序部分結束*********************/
/**********************仿真控制部分*********************/
Simulator::Run ();
Simulator::Destroy (); //清除已創建的對象等
/*******************仿真控制部分結束*********************/
return 0;
}
//程序運行後的顯示結果
/*
[ 518/1087] cxx: scratch/myfirst.cc -> build/debug/scratch/myfirst_2.o
[1087/1087] cxx_link: build/debug/scratch/myfirst_2.o -> build/debug/scratch/myfirst
Waf: Leaving directory `/home/shawnlee/tarballs/ns-allinone-3.9/ns-3.9/build'
'build' finished successfully (6.366s)
Sent 1024 bytes to 10.1.1.2 //由UdpEchoClientApplication輸出的log消息
Received 1024 bytes from 10.1.1.1 //由UdpEchoServerApplication輸出的log消息
Received 1024 bytes from 10.1.1.2
*/
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三、編譯與運行
當我們裝好NS-3的運行環境之後，在NS-3的程序目錄下會有一個scratch目錄，其性質類似於VC/VC++環境下的Debug目錄。
將上述腳本文件保存爲example.cc，複製到scratch下面，然後在NS-3目錄下使用命令waf完成編譯，然後運行。例如：
$~/NS-3.2.1 > ./waf
$~/NS-3.2.1 > ./waf --run scratch/example
可以看到程序輸出：
Entering directory ‘~/NS-3.2.1/build’
Compilation finished successfully
Sent 1024 bytes to 10.1.1.2
Received 1024 bytes from 10.1.1.1
Received 1024 bytes from 10.1.1.2
日誌子系統：
NS-3日誌子系統的提供了各種查看仿真結果的渠道：
一、使用Logging Module
0、【預備知識】日誌級別及其對應的宏
NS-3提供了若干個日誌級別來滿足不同的Debug需求，每一級的日誌內容都涵蓋了低一級的內容。這些級別對應的宏從低到高排列爲：
*NS_LOG_ERROR — Log error messages;
*NS_LOG_WARN — Log warning messages;
*NS_LOG_DEBUG — Log relatively rare, ad-hoc debugging messages;
*NS_LOG_INFO — Log informational messages about program progress;
*NS_LOG_FUNCTION — Log a message describing each function called;
*NS_LOG_LOGIC — Log messages describing logical flow within a function;
*NS_LOG_ALL — Log everything.
*NS_LOG_UNCOND — 無條件輸出
方式1、通過設置shell環境變量NS_LOG使用日誌系統
1.1）首先，定義好一個日誌模塊：
可以在腳本中使用宏NS_LOG_COMPONENT_DEFINE(name)定義一個日誌模塊。（注意，爲了使用宏NS_LOG(name, level)來輸出這個模塊所定義的內容，這個定義語句必須寫在每個腳本文件的開始。宏NS_LOG將在方式2中進行介紹。）
也有一些日誌模塊是內置的，比如上文的名爲“UdpEchoClientApplication”“UdpEchoServerApplication”的模塊就是UdpEcho應用程序內置的日誌模塊，只要使用了相應的類，就可以啓用相應的日誌模塊。
1.2）在shell中通過設置環境變量NS_LOG，來控制仿真輸出級別：
$~/ns-3.2.1 > export NS_LOG = '<日誌模塊名稱> =level_all | prefix_func | prefix_time'
*level_all表示啓用所有級別（=error | warn | debug | info | function | logic）
*prefix_func表示記錄輸出該消息的函數
*prefix_time表示加上時間前綴
$~/ns-3.2.1 > export NS_LOG = '<日誌模塊名稱1>=level_all : <日誌模塊名稱2>=info'
*符號:隔開兩個不同的日誌模塊
$~/ns-3.2.1 > export NS_LOG = * = level_all
*符號*作爲通配符。上行命令表示啓用所有可用模塊的所有日誌級別。
*這一般會形成大量的數據，此時可以使用shell的輸出重定向保存日誌到文件裏面：
$~/ns-3.2.1 > ./waf --run scratch/example >& log.out
方式2、通過在腳本里使用宏NS_LOG調用日誌模塊
2.0）宏NS_LOG(level, msg)用於定義對應level的輸出內容；爲了方便使用，系統預定義了各個級別的NS_LOG宏NS_LOG_ERROR等（參見【預備知識】）：
#define NS_LOG_ERROR(msg) NS_LOG(ns3:OG_ERROR, msg)
2.1）如上文，在腳本里使用宏NS_LOG_COMPONENT_DEFINE(name)定義一個日誌模塊；
2.2）使用宏LogComponentEnable(name, level)啓用日誌（對應地，有宏LogComponentDisable(name, level)用於禁用日誌）；
2.3）使用【預備知識】裏定義的各種級別的宏輸出內容，注意程序只會輸出低於等於已經啓用的level的宏內容。
NS_LOG_COMPONENT_DEFINE("Example");
LogComponentEnable("Example", LOG_LEVEL_INFO); //等價於shell中：export NS_LOG = 'Example=info'
NS_LOG_WARN("Message:level_warn");
NS_LOG_INFO("Message:level_info");
NS_LOG_LOGIC("Message:level_logic");
//由於我們啓用的日誌level是INFO，因此編譯運行後，程序會輸出低於和等於INFO級別的內容，而高於INFO級別的宏內容不會被輸出
//即，Message:level_warn和Message:level_info會被輸出，而Message:level_logic不會被輸出
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二、使用Command Line參數
仿真一般是爲了收集各種不同條件下的數據，常常需要改變一些變量。NS-3提供了Command Line參數接口，可以在運行時對腳本中的變量進行設置，免去了每次更改變量後要重新編譯的麻煩。（相當於在運行前進行變量的scanf/cin操作，但因爲有默認值，CLI更靈活一些。）
1、在腳本中添加語句
int main (int argc, char *argv[])
{
...
CommandLine cmd;
cmd.Parse (argc, argv); //將命令行輸入的參數作爲類CommandLine的參數進行分析
...
}
這樣可以在shell中使用某些附加參數如PrintHelp：
$~/ns-3.2.1 > ./waf --run "scratch/example --PrintHelp"
這條命令將會列出example當前可用的命令參數：
Entering directory '/home/craigdo/repos/ns-3-dev/build'
Compilation finished successfully
--PrintHelp: Print this help message.
--PrintGroups: Print the list of groups.
--PrintTypeIds: Print all TypeIds.
--PrintGroup=[group]: Print all TypeIds of group.
--PrintAttributes=[typeid]: Print all attributes of typeid.
--PrintGlobals: Print the list of globals.
從輸出中（倒數第二行）我們知道可以打印某些類的屬性：
$~/ns-3.2.1 > ./waf --run "scratch/example --PrintAttributes=ns3:ointToPointNetDevice"
這條命令將會列出類型爲PointToPointNetDevice的設備的屬性：
--ns3:ointToPointNetDevice:ataRate=[32768bps]:
The default data rate for point to point links
知道了屬性名稱，我們也可以使用命令更改這個屬性：
$~/ns-3.2.1 > ./waf --run "scratch/example --ns3:ointToPointNetDevice:ataRate=5Mbps"
2、使用CommandLine::AddValue添加自己的變量，使之成爲CommandLine可以使用的參數
CommandLine cmd;
cmd.AddValue("nPackets", "Number of packets to echo", nPackets); //（屬性名稱，屬性說明，變量）
cmd.Parse(argc, argv);
這樣在shell中我們可以在命令中更改這個屬性：
$~/ns-3.2.1 > ./waf --run "scratch/example --nPackets=2"
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三、使用Tracing System
1、啓用ASCII Tracing
NS-3提供了類似NS-2的日誌輸出（*.tr文件），記錄系統中的動作。在Simulator::Run()之前添加語句：
#include <fstream>
...
std:fstream ascii;
ascii.open ("example.tr");
PointToPointHelper::EnableAsciiAll (ascii);
則運行後我們可以在example.tr文件中看到系統的日誌（使用ASCII文本閱讀器即可），其中每一行都是以+/-/d/r開頭的：
+: An enqueue operation occurred on the device queue;
-: A dequeue operation occurred on the device queue;
d: A packet was dropped, typically because the queue was full;
r: A packet was received by the net device.
例如我們可以看到文件中的第一行（爲了說明方便，這裏分段編號顯示），顯示了一個入隊操作：
00 +
01 2
02 /NodeList/0/DeviceList/0/$ns3:ointToPointNetDevice/TxQueue/Enqueue
03 ns3:ppHeader (
04 Point-to-Point Protocol: IP (0x0021))
05 ns3::Ipv4Header (
06 tos 0x0 ttl 64 id 0 offset 0 flags [none]
07 length: 1052 10.1.1.1 > 10.1.1.2)
08 ns3::UdpHeader (
09 length: 1032 49153 > 9)
10 Payload (size=1024)
其中編號爲02的部分顯示了發生操作的路徑：根/NodeList是NS-3維護的所有節點列表，因此/NodeList/0表示編號爲0的節點；隨後的/DeviceList/0表示在該節點上的編號爲0的NetDivece（比如網卡）；接下來的$ns3::PointToPointNetDevice指明瞭該NetDivece的類型；最後的TxQueue/Enqueue表示在傳送隊列上發生了入隊操作，也就是行開頭的+所表現的意義。
2、啓用PCAP Tracing
NS-3也可以生成*.pcap文件，從而可以使用諸如Wireshark、tcpdump（前文NS-3入門[1]概念引入 介紹過）等工具進行分析。
2.1）在腳本Simulator::Run()之前添加語句：
PointToPointHelper::EnablePcapAll ("example");
這個語句將會產生若干*.pcap文件，命名爲example-<Node編號>-<NetDevice編號>.pcap，分別記錄每個設備的日誌。也可以使用語句***Helper::EnablePcap (filename, NodeId, DeviceId)來只產生特定設備的pcap文件：
PointToPointHelper::EnablePcap ("example", p2pNodes.Get (0)->GetId (), 0); //只產生example-0-0.pcap文件
2.2）使用tcpdump在命令行閱讀pcap文件：
~/ns-3.2.1 > tcpdump -r example-0-0.pcap -nn -tt
reading from file second-0-0.pcap, link-type PPP (PPP)
2.000000 IP 10.1.1.1.49153 > 10.1.2.4.9: UDP, length 1024
2.007382 IP 10.1.2.4.9 > 10.1.1.1.49153: UDP, length 1024
2.3）使用Wireshark等軟件打開pcap文件。