科技信息． 计算机与网络 网络设备仿真器在计尊栅网络毫业硇应用 天津渤海职业技术学院 吴强 随着计算机网络技术的发展，许多学校都开设了计算机网络专业及 相关的课程。其中网络设备和网络操作系统类课程是较为核心的课程， 这些课程所需的网络实验是网络教学中的重要环节，但学校能够提供 的真实网络环境非常有限。购买能支持５０人左右的一个班级进行网络 实训的思科、Ｊｕｎｉｐｅｒ等公司的网络设备其价格接近百万。 解决这些问题，之前的方案是使用网络设备模拟软件，当前思科网 络设备模拟软件主要有：ＲｏｕｔｅｒＳｉｍ系列、ＳｙｂｅｘＶｉｒｔｕａｌ Ｌａｂ系列、思科网 络学院ＦｌａｓｈＬａｂ系列、ＢｏｓｏｎＮｅｔｓｉｍ系列、思科交互式学习指导（ＣＩＭ， Ｃｉｓｃｏ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｍｅｎｔｏｒ）系列、ＰａｃｋｔｅｒＴｒａｃｋｅｒ系列。 其中思科ＰａｃｋｔｅｒＴｒａｃｋｅｒ系列是模拟软件的佼佼者，ＰａｃｋｔｅｒＴｒａｃｋ— ｅｒ是思科针对网络学院学员学习而推出的一款模拟器软件，是集之前 所有模拟器之大成的一款模拟器。既有Ｂｏｓｏｎ的网络拓扑灵活定制功 能，同时还能够进行多人的分布式实验，当前ＰａｃｋｔｅｒＴｒａｃｋｅｒ５．２版更是 提供了从１８至２８系列路由器、２９６０二层交换机、３５６０三层交换机以 及无线网络等设备。其图形化的报文实时传输功能与报文分析功能更 是让人眼前一亮。 但是这些模拟软件最大的问题是采用模拟技术，这就和真实的设 备有差距，如每款软件都不能做到和真实设备命令条数一致，同时也存 在各种各样的Ｂｕｇ，这些Ｂｕｇ直接影响着实验的效果。由于大量的命令 和功能不能进行模拟，因此，这些网络设备模拟软件更适合学员学习或 做入门型实验。同时由于大部分是收费软件，因此实验的成本仅次于租 用机架。 而作为计算机网络教学，更需要一种可以完全和硬件设备配置界 面一致的软件来进行灵活性更强的组网实验的平台。网络工程人员也 可以验证工程中组网可行性的验证工作。 完全隔离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，用户可以在一台 物理计算机上模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像 真正的计算机那样进行工作。如图２所示，在运行Ｘ８６指令集的操作系 统上运行另一款支持Ｘ８６指令集的操作系统。 从原理可以看出使用仿真器必然要经过指令的翻译过程，因此效 能必然大大降低。但是思科路由器所使用的ＭＩＰＳ ＣＰＵ和ＰｏｗｅｒＰＣ ＣＰＵ 主频普遍不高，当前Ｘ８６系列ＣＰＵ主频和效能相当强劲。因此完全具 备仿真条件。开源软件Ｄｙｎａｍｉｐｓ仿真器则是一个很好的例子。 Ｄｙｎａｍｉｐｓ仿真器实现原理：Ｄｙｎａｍｉｐｓ是ｃｈｆｉｓｔｏｐｈｅ ＦｉＨｏｔ编写的一 个Ｃｉｓｃｏ路由器模拟软件。它可以模拟思科１７００、２６００，３６００和Ｃｉｓ— ｃｏ７２００系列路由器硬件平台，而且可以运行标准的思科ｌＯＳ文件。在 Ｄｙｎ，硎ｉｐｓ中主要实现了对ＭＩＰＳ指令集和ＰｏｗｅｒＰＣ指令集在Ｘ８６系列 ＣＰＵ上的仿真、网络接口卡的仿真以及通过ＵＤＰ协议实现了对物理层 的仿真。 下面以２６００路由器为例，仿真器则以Ｄｙｎａｍｉｐｓ为例来简要分析 Ｄｙｎａｍｉｐｓ仿真过程。 １、在Ｄｙｎａｍｉｐｓ首先在ｄｅｖ—ｃ２６００．ｃ文件中定义了２６００系列主板的 ＥＥＰＲＯＭ，用于上电自举过程。 ｌ ｘｓ６ＯＳ ｆ喜 Ｉ 竺 璇 Ｘ８６ｏＳ 借助仿真器和虚拟机技术则可以解决这种问题。借力于Ｄｙｎａｍｉｐ￣ 仿真器、Ｐｅｍｕ、Ｊｑｅｍｕ、ＶＭｗａｒｅ模拟器等这些开源和商业虚拟机软件，可 以在一台计算机中完成大型网络的组网实验。路由器、防火墙和各种应 用服务的构建，一台高性能计算机足以胜任以上的工作。 仿真器是计算机模拟器中的＿种特殊类型即计算机架构模拟器， 用以在一台计算机上模拟另一台指令不兼容或者体系不同的计算机。 阿兰・图灵曾提出：（不同体系的）机器Ａ或机器Ｂ不考虑硬件和速度的 限制，在理论上可以用指令实现互相模仿（即图灵机）。然而在现实中， 速度和硬件是必须考虑的。不过，当机器Ａ的硬件和速度超过机器Ｂ 时，在理论上可以用机器Ａ的指令模拟机器Ｂ的指令，那么在应用上， 可以将性能较低的机器Ｂ中的软件重新利用。“仿真器（ｅｍｕｌａｔｏｒ）”特指 这类软件，如图ｌ所示，使用在Ｘ８６指令集ＣＰＵ上仿真ＭＩＰＳ指令集运 行思科ＩＯＳ（Ｉｎｔｅｍｅｉｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）。 ，Ｘ８６指令集 图２虚拟机原理 ２、创建主板ｌＤ数据结构来分析具体使用的是２６００系列的哪个设 备。 Ｉ ｌＯＳ ｌ ｌ 指令集Ｊ葬 Ｘ８６ＯＳ ３、初始化函数ｃ２６００￣ｉｎｉｔ ｐｌａｔｆｏＩ１１１主要用于加载２６００系列设备。 函数原型为：ｓｔａｔｉｃ ｉｎｔ ｃ２６００＿ｉｎｉｔ＿ｐｌａｆｆｏｒｍ（ｃ２６００＿ｔ＊ｒｏｕｔ￣ｒ） 仿真器调用了ＣＰＵ仿真程序。其中ＣＰＵ—１）ＰＣ３２是ＰｏｗｅｒＰＣ ３２的 ＣＰＵ仿真代码。 ４、在仿真设备的通信上Ｄｙｎａｍｉｐｓ也是有很多亮点的，例如在物理 层上，支持多种网络接口，Ｄｙｎａｍｉｐｓ支持ｕｎｉｘ、ｖｄｅ、ｔａｐ、ｕｄｐ和ｔｃｐ—ｃｌｉ （ｔｃｐ＿ｓｅｒ）多种接口来实现物理层互联。同时Ｄｙｎａｍｉｐｓ也是跨平台软件， 既可以用于Ｌｉｎｕｘ平台也可以用于Ｗｉｎｄｏｗｓ平台，在Ｌｉｎｕｘ平台上仿真 器可以使用ｔｉｒｍｘ＿ｅｔｈ接口和宿主机互联，在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台下可以借助 于ＰＣＡＰ（如Ｗｉｎｐｅａｐ）实现仿真器使用太网接口和宿主机互联。 ５、Ｄｙｎａｍｉｐ８巧妙地借助于ＵＤＰ协议实现了多个仿真器之间物理 层的连通。 通过两个Ｄｙｎａｍｉｐｓ仿真实例之间的本地端口和对端的远程端口 建立连接，由于是使用了ＵＤＰ协议，这样多个１）ｙｎａｍｉｐｓ仿真实例既可 以共存于一台主机之中，也可以分布于多台主机之中，从而实现分布式 实验。 通过对Ｄｙｎａｍｉｐｓ的简要分析，可以开发出其他网络设备的仿真软 件，这将大大缓解计算机网络实验设备不足的问题，同时也可以开发出 以Ｄｙｎａｍｉｐｓ为核心的外围支持软件，使实验者更加容易使用实验平台。 Ｘ８６指令集 图１仿真器原理 虚拟机，是通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个 （上接第２４９页） 广播电视越来越离不开网络，广播电台全数字化 音频制作播出网络的概念也被大多数人接受。 １．音频网络的基本功能 数字音频网络涵盖广播电台编辑、制作及播出的各个方面，可实现 音频采集、节目非线性编辑、网络资源的集中管理和硬盘自动播出。节 目制作部分的音频工作站可以通过网络调用资料存储中心的素材进行 编辑，并将录制好的节目上载到资料存储中心，改变了只能通过录音带 编辑的传统模式，使工艺流程变得简捷高效。播出区的播出工作站按照 节目单的顺序从制播网调用节目自动播出。音频网络将播出部分与制 作部分相连实现录制节目的数据传输和资源共享，也为广播自动化播 出提供了保证。 ２．硬盘自动播出 基于计算机网络技术的自动化播出系统，可以使广播电台的节目 采集、制作和播出产生一个质的飞跃和革命性进步。自动化播出系统 以硬盘服务器为核心，可存储一定时间段待播的节目，并与全台资料中 心按时进行文件交换。播出工作站作为每个单独频道的播出平台从服 务器调用本频道短期待播的节目，根据实现确定的节目串联单，即可实 ．．．——现节目的有序自动播出。系统具有稳定多样的播出功能，能提供直播、 录播、点播、手动及自动顺序播出等多种播出方式。频道播出服务器采 用主备方式，当硬盘服务器出现问题或临时有节目需要插播时，也可直 接将节目上载到播出工作站，灵活高效。 ３．音频制播网络的安全性 网络采用以太网结构，以太网技术相对成熟，遵循相关网络协议并 根据情况配备相应的网络管理软件可以充分保证网络的使用安全。音 频资料统一存储在音频资料库，联网的音频工作站可在线调用音频资 料库中的资料，因此为了保证系统的可靠性和安全性，中心服务器应采 用双机热备方式，如全镜像或Ｃｌｕｓｔｅｒ方式。网管系统应根据不同的用 户设置不同的安全等级，使无关人员无法进入系统，从权限上保证工作 人员各行其是，有效地保证系统数据的安全性。 近几年，数字音频技术经历了非同寻常的变化，随着广播技术的发 展，一些数字设备逐渐替代模拟设备系统，广播领域中由模拟方式向数 字方式过渡已成共识。目前，电台、电视台内数字音频技术的应用已非 常广泛。数字音频制作技术、压缩技术的不断改进以及数字传输、存储 技术的提高，展现在我们面前的是一个崭新的数字音频的美好前景。 ２５０．．．——