Exata卫星通信仿真
因功能要求，需要在Exata上移植一个网络层协议，并且验证路由表的正确性，实现卫星之间数据包可达。
介绍
Exata是一款网络仿真软件，主要用于仿真卫星通信网络。它由美国北卡罗来纳州立大学计算机科学系的研究人员开发，旨在模拟和评估卫星通信网络在各种条件下的性能。
Exata软件能够模拟各种卫星通信网络，包括地球轨道卫星网络、地面站网络、航空器网络和海洋平台网络。它支持不同的网络拓扑结构和协议，并能够模拟各种不同的信道和干扰条件。
使用Exata进行卫星通信仿真，可以评估网络性能和带宽利用率、确定网络拓扑结构和协议、预测网络覆盖范围和可靠性、分析网络容量和负载平衡等。Exata还可以通过可视化工具实时显示仿真结果，帮助用户更直观地理解和分析网络性能。
网络层设计
一般来说，路由器的三层指的是物理层、数据链路层和网络层。物理层主要负责物理传输介质的传输；数据链路层负责将数据封装成帧并进行错误检测和纠正；而网络层则负责网络之间的路由选择和地址转换。
在卫星组网中，每颗卫星既是接受服务的主机，同时也是路由器。
具体的网络层内部模块如下：
按照功能分类，可以划分为以下几个部分：
- 初始化模块：初始化各种参数，包括路由表、路由表项存活时间、路由表周期广播时间、路由表触发广播时间等。另外还有函数对数据包的发送功率、延迟、优先级等参数进行初始化，我在项目中暂时没有用到。
- 上行模块（本项目协议栈丢弃了传输层，网络层直接对接应用层）：网络层接收数据包给应用层、应用层发送数据包给网络层。这一步中，IP协议会为上行数据包解析IP包头，为下行数据包添加IP包头。
- 路由功能模块：接收数据链路层的上行包，以及应用层的下行包，查找路由表确定下一跳发送的卫星节点。
- 路由表更新模块：包括定时更新和触发更新。定时更新通过设置定时器实现，周期性地广播当前卫星的所有路由表信息。当卫星收到了一个路由包，就会解析并且更新自己的路由表，如果发现某一项路由表项失效，就会调用触发更新广播自身的路由表。另外，路由表项的生存时间由定时器控制，当路由表项超时后，也会调用触发更新。
- 下行模块：网络层发送数据包给数据链路层，数据链路层发送数据包给网络层。这一步中，数据链路层会为上行数据包解析mac包头，IP协议会为下行数据包添加IP包头。
查询路由表
该项目中，路由表使用双向链表存储表项。路由功能模块向路由表查询后，得到如下的结构体指针。
| 参数项 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| srcID | unsigned short | 本节点ID |
| destID | unsigned short | 目标节点ID |
| nextID | unsigned short | 下一跳节点ID |
| metric | unsigned char | 跳数 |
| routeState | ROUTE_STATE | 该路由表项是否有效 |
| serialNumber | unsigned int | 序列号 |
| aliveTimeout | unsigned int | 路由表项生存时间 |
| triggerFlag | bool | 是否需要触发更新 |
| quality | unsigned short | 质量（未使用） |
| prior | ROUTE_ENTRY_TYPE* | 前一项路由表项 |
| next | ROUTE_ENTRY_TYPE* | 后一项路由表项 |
下图是一个6节点卫星拓扑：
运行仿真，打印出节点1的具体路由表。可以发现，节点1到节点6、4、2、5都是一跳可达，而到节点3需要两跳，经过节点2转发。
| 目的节点 | 下一跳 | 总跳数 | 路由表项是否有效 | 序列号 | 表项存活时间 | 质量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0 | 1 | 28 | 60000 | 0 |
| 6 | 6 | 1 | 1 | 26 | 57000 | 0 |
| 4 | 4 | 1 | 1 | 28 | 60000 | 0 |
| 2 | 2 | 1 | 1 | 28 | 59000 | 0 |
| 3 | 2 | 2 | 1 | 24 | 56000 | 0 |
| 5 | 5 | 1 | 1 | 28 | 59000 | 0 |
实验
通过实验，验证了移植的网络层协议能够正常工作，卫星之间最多两跳满足互相连通。
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