NS2中数据包Packet的分析

1. NS2中数据包packet类结构图：
 

packet类中的access函数如下：
inline unsigned char* access(int off) const {
     if (off < 0)
       abort();
       return (&bits_[off]);
}

struct hdr_cmn(即共用common头)中的access函数如下：
inline static hdr_cmn* access(const Packet* p) {
     return (hdr_cmn*) p->access(offset_);
}

从以上的函数可以看出只要给出特定的报头在packet中的偏移量offset_，立刻就能够取得指向该报头的指针（通过强类型转换，原理有点类似把一个子类强类型转换为其父类），从而访问或设置该报头内容。

常见TCL脚本中有如下语句：
remove-all-packet-headers
add-packet-header AODV ARP
...
set ns [new Simulator]

其中涉及到的函数如下：
proc add-packet-header args {
     foreach cl $args {
          PacketHeaderManager set tab_(PacketHeader/$cl) 1
     }
}#add-packet-header函数把要激活的报头对应的tab_数组元素置1

脚本中new Simulator的工作之一就是创建包结构：
Simulator instproc create_packetformat { } {
       PacketHeaderManager instvar tab_
       set pm [new PacketHeaderManager]
       foreach cl [PacketHeader info subclass] {
             if [info exists tab_($cl)] {
                   set off [$pm allochdr $cl]   #取得当前子报头在整个packet中的偏移
                   $cl offset $off      #把这个赋给当前的子报头中的offset变量
             }
       }
       $self set packetManager_ $pm
}

#下面的函数取得当前子报头在整个packet中的偏移

PacketHeaderManager instproc allochdr cl {
       set size [$cl set hdrlen_]    #取得子报头$cl的长度hdrlen_
       $self instvar hdrlen_       #注意此处hdrlen_变量是PacketHeaderManager的
       set NS_ALIGN 8
       set incr [expr ($size + ($NS_ALIGN-1)) & ~($NS_ALIGN-1)] 
       #计算偏移,使用了向上进位保证了,incr的长度是一个字节（8 bit）的倍数。
       set base $hdrlen_  
       incr hdrlen_ $incr   # hdrlen_加上偏移
       return $base       #返回当前偏移
}
对于计算偏移NS手册上有如下表述：The procedure keeps a running variable hdrlen_ with the current length of BOB as new packet headers are enabled. It also arranges for 8-byte alignment for any newly-enabled packet header. This is needed to ensure that when double-world length quantities are used in packet headers on machines where double-word alignment is required, access faults are not produced.

 综上取得包中子报头的基本思路：首先设置包结构（packet）的报头中含有多少个子报头，然后初始化包结构，把各个子报头的offsize字段设置成正确的偏移量。然后用access函数就可以很方便地访问各个子报头了。

2.移动节点的通信过程：

                                       两个对等无线节点的结构图

                                   两个移动节点之间的通信过程图
3.每个层对packet的设置：
 

总结：NS2中，packet结构在一次模拟中保持不变，packet在网络各个层次流动时，唯一的变化就是各个子报头中的内容改变了。即传输层把IP报头设置了，TCP协议把TCP报头设置了，网络层路由协议把相应的路由协议报头设置了，LL层根据IP地址把Mac包头的Mac地址等正确设置了；并没有加报头拆报头的过程。

附录：实际中的数据包结构（以下部分资料来源网上）
1. IP报头格式：
 
1）版本字段标志：该分组采用的IP数据包结构的版本号， 对于常用的IPv4来说，该字段 的内容为4； 对于IPv6来说，该字段的内容为6。
2）IHL字段：报头的长度， 以4Bit为单位，最小为5，最大值为l5， 即报头的最大长度为60Bit。
3）服务类型字段： 主机能告诉子网它需要的服务。
4）总长： 该数据包(包括报头和报文)的长度，最大是65 535Bit。
5）标志字段： 主机判断新来的分段属于哪个分组，所有属于同一个分组的分段应具有同样的标志值。
6）DF MF和分段偏移字段： 指示该分组是否需要分段， 是否全部到达， 该分段处于分组的位置。
7）生命期字段： 用来限制分组生命周期的计数器，最长生命周期为255 s。该字段将在每个节点中被递减处理， 当它被减到0时， 该分组将被丢弃。
8）协议：该数据包采用的是哪一种TCP／IP应用协议，对于TCP协议，该字段为6；对于 UDP协议，该字段为ll。
9）头校验：校验头部，主要用于检测以路由器中的内存坏字带来的错误。
10）源地址和目的地址： 该数据包的来源和去向。

对于TCP／IP数据包而言， 仅仅掌握IP数据包的格式， 还不能将数据正文从数据包中完全分离出来，还不能完全理解这个数据包的真正含义。在网络层之上的传输层，TCP／IP定义了2种数据传输协议：TCP和UDP，这2种协议也相应定义不同的数据结构。

2.TCP报头结构：


1）源端口和目的端口字段：标志出本地和远端的连接端口。
2）顺序号和确认号字段：TCP流特有的，TCP对每个数据字节进行编号。顺序号标志本分组的编号，确认号指示希望接收的下一个分组编号。
3）TCP头长表明在TCP头的长度，以4Bit为单位。这条信息对于定位确切的数据信息十分重要，因为选项字段的长度是不固定的， 只有通过TCP头长的内容才能确认选项字段的长度。
4）URG、ACK、PSH RST、SYN、FIN等字段标志了该分组的控制功能。
5）窗口大小字段：指示的是TCP滑动窗控制内容。
6）校验和： 为了确保高可靠性而设置的，只校验该头部信息的数据。

3. UDP数据包的报头十分简单：
固定为8Bit，内容是分别为2Bit的源端口、目的端口、UDP长度和UDP校验和。 其中UDP长度标志的是包括8Bit的报头及后面的报文在内的数据包长度；UDP校验和校验的是全部UDP数据包的内容。

4. 802.3 MAC帧的结构：

1)前导码：7个字节（10101010），用于收发双方的时钟同步。
2)帧起始定界符：1个字节（10101011），标志帧的开始。
3)目的地址和源地址：可为2或6个字节，但10Mbps的基带系统只用6字节地址。目的地址可分为：单地址：最高比特位为“0”，用于单播（unicast）。组地址：最高比特位为“1”，用于组播（multicast）。广播地址：全“1”，用于广播（broadcast）。通过次高位的不同来区分全局地址和局部地址：局部地址：次高位为“1”，由网络管理员指定，只用于本网中。全局地址：次高位为“0”，由IEEE统一分配，保证在世界上的唯一性。共有248-2≈7?1013个。
4)长度字段：2个字节（0~1500），用于指明数据域的字节数。
5)数据域：0~1500个字节，用于存放被传输的数据（LLC PDU）。
6)填充域：0~46个字节，802.3规定有效帧从目的地址到校验和字段的最短长度为64字节（固定部分为18字节），当数据域长度小于46个字节时，就使用本字段的填充来满足最短帧的要求。
7)校验和：4个字节，使用32位CRC校验，G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x5+x4+x2+x+1

5. 802.11MAC帧格式