[发明专利]一种面向数据报文转发的高逼真链路仿真方法

说明书

本发明提供一种面向数据报文转发的高逼真链路仿真方法，基于开放云平台实现，应用于网络仿真平台。上述方法包含以下步骤：搭建OpenStack云平台；构建链路仿真接口程序；根据虚拟网络节点是否在同一计算节点上，分别构建宿主机内和跨宿主机间的链路仿真；针对宿主机内的链路延时仿真，调用系统内核模块仿真链路延时；针对跨宿主机间的链路延时仿真，差分补偿数据报文在物理链路中的传播延时；根据虚拟化技术是否有带宽限制策略，调用带宽限制接口或添加虚拟网卡队列来配置链路带宽；调用系统内核模块仿真链路丢包率。本发明能够在虚拟网络中构建灵活、透明、逼真的虚拟链路，支持链路性能参数的快速配置与自动化部署。

技术领域：

本发明适用于网络仿真技术领域，具体涉及一种面向数据报文转发的高逼真链路仿真方法。

背景技术：

相对于互联网上层应用和底层通信技术的蓬勃发展，互联网的基本架构并没有得到同步发展，任何一种新的网络架构、概念、服务在部署到真实的网络之前，都必须经过严格的测试与验证，构建大规模、真实的、可控的实验平台，不仅能够满足新应用、新需求，也是未来互联网研究的基础。

链路仿真为虚拟网络节点间建立通信链路，对网络模拟环境、网络仿真平台、实物测试床的构建具有重要意义，其在网络安全场景、卫星链路仿真、未来互联网实验平台中都有广泛的应用。

现有的链路仿真综合考虑链路中带宽、延时、丢包率三个重要性能参数的并不多，即使有考虑到链路物理特性，也未能考虑到链路仿真的通用性、逼真度问题。链路仿真应用于云平台中构建大规模网络仿真平台也并不普及，常见的链路仿真方法在网络模拟器中实现，尽管可以实现对链路性能参数的仿真，但所构建的模拟环境并不能支撑实际应用系统的部署运行。

网络仿真要再现目标网络的链路环境，并与外界进行实时的数据交互。一方面，仿真过程中需要使用真实的网络协议和应用程序；另一方面，数据在仿真网络内部的传输过程中需要通过链路模型。仿真系统内部的链路模型需要对带宽、延时、丢包率等物理特性进行控制，并为虚拟网络节点间通信构建灵活、透明、逼真的虚拟链路。所谓灵活，指的是链路的性能参数可任意灵活定制；所谓透明，指的是链路的性能与硬件资源的固有属性无关；所谓逼真，指的是仿真网络中的虚拟链路接近于真实网络的链路情况。

发明内容：

本发明提出一种面向数据报文转发的高逼真链路仿真方法，基于OpenStack开放云平台，针对虚拟网络节点通信所处的位置不同，分为宿主机内和跨宿主机间的链路仿真，对链路中带宽、延时、丢包率三个重要的性能参数进行仿真，支持链路的快速配置与自动化部署，可根据实际链路特性进行有针对性地设计。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

S1：搭建OpenStack云平台，基于OpenvSwitch构建虚拟网络节点间通信的虚拟链路，计算机节点之间通过GRE隧道封装实现多租户之间的流量隔离，所构建的云平台由一个控制节点、一个网络节点和两个计算节点组成；

S2：构建虚拟网络拓扑，该虚拟网络拓扑包括虚拟网络节点、虚拟交换机、虚拟路由器，虚拟网络节点分为全虚拟化技术下的kvm虚拟机和操作系统级虚拟化下的docker容器；

S3：为了可根据链路特性进行有针对性地设计，提供链路仿真性能参数配置的接口，定义接口格式为：http://ip:port/v3.0/link_simulation，提交相关参数请求，支持链路特性的快速配置与自动化部署，接口响应POST请求，需提交的链路性能参数包括虚拟网络节点的实例名称、虚拟网络节点的MAC地址、链路带宽、链路延时、链路丢包率，该接口可通过curl发送请求配置命令：curl–dinstance_name＝instance_namemac＝macbandwidth＝bandwidthdelay＝delayloss＝losshttp://ip:port/v3.0/link_simulation；