用IE不會(huì)有顯示的問題Firefox有的代碼顯示不出來；

這篇文章適合初學(xué)者，關(guān)于初學(xué)者應(yīng)該參考的文檔：NS by Example、NS2 Beginners Page都有很多實(shí)例可以參考。

本文通過實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的傳輸協(xié)議來說明如何在 ns2 中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，當(dāng)然，這個(gè)協(xié)議非常簡(jiǎn)單，但是在ns2 中實(shí)現(xiàn)協(xié)議（不是修改）的流程大體就是這個(gè)樣子的了。我們稱這個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議做： simple_trans 協(xié)議，我們一步一步來，把 simple_trans 這個(gè)協(xié)議慢慢做的復(fù)雜。首先我想要明確一個(gè)概念：什么是在 ns2 中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不把這個(gè)問題搞明白我們都不知道自己在做什么。網(wǎng)路協(xié)議顧名思義網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)是由關(guān)系（無論什么關(guān)系）組成的，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的規(guī)則（無論是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸還是共享網(wǎng)絡(luò)信息）就叫做協(xié)議，所以我覺得把協(xié)議理解為強(qiáng)邏輯的規(guī)則是沒有問題的。我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的前提是這個(gè)協(xié)議被設(shè)計(jì)出來，所以我們先要想好我們所要實(shí)現(xiàn)的協(xié)議是要用來做什么事情的；回到 ns2 ， ns2 幫我們實(shí)現(xiàn)好了一個(gè)框架，這個(gè)框架給我們提供了數(shù)據(jù)包初始化，鏈路連接，數(shù)據(jù)包傳遞路由等功能，也就是說我們只要搭建好我們的邏輯就可以完成協(xié)議的模擬了，在 ns2 中我們通過對(duì)數(shù)據(jù)包類型、發(fā)送數(shù)據(jù)包邏輯等等進(jìn)行控制。這就好比于 ns2 給我們提供了一個(gè)鐵路網(wǎng)，火車需要的電也有了，火車不夠了還可以生產(chǎn)，我們?cè)?ns2 中實(shí)現(xiàn)協(xié)議就是要對(duì)火車進(jìn)行調(diào)度，何時(shí)到站，到站后如何運(yùn)行等等就是協(xié)議的內(nèi)容。

下面就從我們的 simple_trans開始 說起，在這個(gè)協(xié)議里，首先我們要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)非常簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單到什么程度了呢，簡(jiǎn)單到這個(gè)協(xié)議就是 a 節(jié)點(diǎn)對(duì) b 節(jié)點(diǎn)說一句話：“ hi！， I’m a ”。不要笑，這也是一個(gè)協(xié)議。要在 ns2 上完成這個(gè)任務(wù)，我們首先要給 simple_trans 這個(gè)協(xié)議起個(gè)名字使得 ns2 可以發(fā)出這個(gè)協(xié)議的數(shù)據(jù)包并且認(rèn)得這個(gè)協(xié)議發(fā)出的數(shù)據(jù)包，現(xiàn)在開始就是第一步了。

1， 在 NS_HOME/common/packet.h 的 enum packet中 加入?yún)f(xié)議數(shù)據(jù)包名稱 PT_SIMPLE_TRANS_PACKET（必須的，注意不要加錯(cuò)地方，最好加在倒數(shù)第二的地方），在 class p_info 中加入name_［PT_SIMPLE_TRANS_PACKET］ = “simple_trans_packet” （非必須的）。 Packet.cc 就不要?jiǎng)恿恕?/p>

2， 為了我們協(xié)議的獨(dú)立性、好看性，我們?cè)?NS_HOME 根目錄下創(chuàng)建一個(gè)文件夾，我就叫他 kgn ，好在 kgn目錄（也就是 NS_HOME/kgn ）目錄下給協(xié)議的主角： simple_trans.h&simple_trans.cc 。兩個(gè)空文件沒什么用，下面我們添加協(xié)議內(nèi)容。

3， simple_trans.h 內(nèi)容：

view plain

#ifndef ns_simple_trans_h

#define ns_simple_trans_h

#include “agent.h”

#include “tclcl.h”

#include “packet.h”

#include “address.h”

#include “ip.h”

#define PROTOCOL_DEFAULT_PORT 1023

#define PROTOCOL_INIT_SYN 1

首先我們引用一些需要用到的頭文件，然后我們定義了兩個(gè)宏，第一個(gè)是我們 simple_trans 協(xié)議默認(rèn)傳輸?shù)?a target="_blank">端口（這方面如果有所疑問請(qǐng)參考這里 ），第二個(gè)是我們僅有的一條指令：同步指令（類似于 TCP 協(xié)議中三次握手的第一步，事實(shí)上我們的這個(gè)協(xié)議最終就是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)化版的三步握手）。繼續(xù)看：

view plain

struct hdr_simple_trans {

int type;

static int offset_;

inline static int& offset（） {

return offset_;

}

inline static hdr_simple_trans * access（const Packet * p） {

return （hdr_simple_trans*） p-》access（offset_）;

}

};

這些可以當(dāng)做領(lǐng)導(dǎo)講話的開頭部分內(nèi)容。就是定義一個(gè)我們協(xié)議的頭所包括的內(nèi)容，只有 type 這個(gè)是我定義的，其他的內(nèi)容是 ns2 系統(tǒng)需要的。再繼續(xù)：

view plain

class simple_trans_agent ： public Agent {

public ：

simple_trans_agent（）;

virtual void recv（Packet *， Handler *）;

void send_simple_msg（int type， int target）;

int get_target（）{ return simple_target; }

protected：

int simple_target;

int simple_port;

int command（int argc， const char*const*argv）;

};

這里就是我們定義的負(fù)責(zé)“調(diào)度火車”的功能的類了。繼承的是 agent 類，在 ns2 中，這個(gè) agent 不可小覷，他是我們可以產(chǎn)生數(shù)據(jù)包、發(fā)送數(shù)據(jù)包、接收數(shù)據(jù)包的地方，包括的 target 變量就是數(shù)據(jù)包發(fā)送給的下一個(gè)目標(biāo)。recv 函數(shù)會(huì)在仿真的過程中“自動(dòng)”的收到網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包（更深層次的是經(jīng)過了地址和端口過濾器）；send_simple_msg 函數(shù)用來執(zhí)行創(chuàng)建并發(fā)送數(shù)據(jù)的功能； get_target 就不用解釋了（接口保護(hù)）。接下來是我們?cè)趨f(xié)議制定過程中經(jīng)常會(huì)用到的 timer 的定義， timer 顧名思義是一個(gè)定時(shí)器（鬧鐘）在到時(shí)時(shí)候會(huì)調(diào)用一個(gè)expire （超時(shí)）函數(shù)，這個(gè)被執(zhí)行的超時(shí)函數(shù)的內(nèi)容就是我們所感興趣的，因?yàn)橥ㄟ^ timer 我們可以實(shí)現(xiàn)很多邏輯。

view plain

class SYNTimer ： public TimerHandler {

public：

SYNTimer（simple_trans_agent* t） ： TimerHandler（）， t_（t） {

}

inline virtual void expire（Event *）;

protected：

simple_trans_agent* t_;

};

我們只要實(shí)現(xiàn) expire 函數(shù)即可， timer 的初始和使用見 simpe_trans.cc 文件：

view plain

SYNTimer *syn_timer = new SYNTimer（this）;

syn_timer-》resched（1.00）;

resched 用來給“鬧鐘上弦”。

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void SYNTimer：：expire（Event *）{

t_-》send_simple_msg（PROTOCOL_INIT_SYN， t_-》get_target（））;

this-》resched（1.00）;

}

expire 可以實(shí)現(xiàn)我們的“理想”了，譬如，我們到時(shí)了就發(fā)送我們的 SYN 信息給我們的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)（目標(biāo)節(jié)點(diǎn)通過tcl 文件定義，下文中我們會(huì)見到）。

4， simple_trans.cc 內(nèi)容：

view plain

int hdr_simple_trans：：offset_;

static class simple_transHeaderClass ： public PacketHeaderClass {

public：

simple_transHeaderClass（） ： PacketHeaderClass（“PacketHeader/simple_trans”，sizeof（hdr_simple_trans）） {

bind_offset（&hdr_simple_trans：：offset_）;

}

} class_simple_transhdr;

static class simple_transClass ： public TclClass {

public：

simple_transClass（） ： TclClass（“Agent/simple_trans”） {}

TclObject* create（int， const char*const*） {

return （new simple_trans_agent（））;

}

} class_simple_trans;

simple_trans_agent：：simple_trans_agent（） ： Agent（PT_SIMPLE_TRANS_PACKET），

simple_target（-1）， simple_port（PROTOCOL_DEFAULT_PORT） {

bind（“simple_target_”， &simple_target）;

bind（“simple_port_”， &simple_port）;

}

這個(gè)又是八股文，前面幾個(gè)類照葫蘆畫瓢即可，如果想要理解是什么意思可以參考我的文章 ，最后一個(gè)我們bind 了幾個(gè)變量，這幾個(gè)變量通過綁定就可意思讓我們通過 tcl 腳本方便的改變他們的值了（不需要重新編譯c++ 文件）。

5， 在這個(gè)文件中我們主要注意這么幾點(diǎn)：

a） 在 send_simple_msg 中數(shù)據(jù)包的生成 Packet* pkt = allocpkt（） ；

b） 數(shù)據(jù)包的訪問： hdr_ip *iph = hdr_ip：：access（pkt） ；

c） 數(shù)據(jù)包 ip 地址和端口號(hào)的設(shè)定（從這里我們可以看出實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議）；

d） 發(fā)送數(shù)據(jù)包 send（ pkt， 0 ） ，我們可以不用去管 0 是什么意思；

e） Command 命令中不要忘記 return （TCL_OK） 這句話，否則會(huì)出錯(cuò)的。

f） 在 recv 函數(shù)中實(shí)現(xiàn)我們的簡(jiǎn)單邏輯：顯示出我們收到了來自對(duì)方的一個(gè) simple_trans 的數(shù)據(jù)包。

6， 看我們這兩個(gè)宏命令：

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#define NOW Scheduler：：instance（）.clock（）

#define MYNODE Address：：instance（）.get_nodeaddr（addr（））

這兩個(gè)命令給我們編程提供幫助，分別顯示系統(tǒng)時(shí)間和得到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的地址，也許以后我們會(huì)用得著。

7， 在 tcl 腳本中我們需要使用我們的 simple_trans 協(xié)議：

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set sT1 ［new Agent/simple_trans］

$sT1 set-target ［AddrParams addr2id ［$n1 node-addr］］

$n0 attach $sT1 1023

set sT2 ［new Agent/simple_trans］

$n1 attach $sT2 1023

。.. 。..

$ns at 1.0 “$sT1 begin”

在 tcl 中 new 一個(gè)對(duì)象，比如 sT1 之后我們要將其 attach 到所屬的節(jié)點(diǎn)上，注意最后一個(gè) 1023 ，這是我們attach 到節(jié)點(diǎn)上的給我們 simple_trans 協(xié)議分配的端口（深層次的意思是端口分類器會(huì)把目的端口是 1023 的數(shù)據(jù)包分給 sT1 ）。 begin 方法是在 command 中實(shí)現(xiàn)的，回過頭到 simple_trans.cc 中可以看到他的意思，我們可以好好理解一下 command 中函數(shù)和 tcl 中的使用關(guān)系。

8， 最后一步，就是編譯我們整個(gè)協(xié)議將其鍵入到 ns 中了，編譯前我們要修改 makefile 文件，由于我們是在NS_HOME/kgn 目錄中所以， makefile 需要修改的有兩個(gè)地方：在 INCLUDES = 中加入 -I./kgn ，加入這個(gè)的好處就是我們?cè)谄渌夸浭褂?simple_trans.h 的時(shí)候不用將 kgn 次級(jí)目錄包含進(jìn)去；在 OBJ_CC = 中加入 kgn/simple_trans.o / 。好了大功告成，下面回到 NS_HOME 目錄下 make 一下，如果成功，我們執(zhí)行一下我們的 tcl 腳本，看看是不是真的可以運(yùn)行了呢。

小結(jié)：到了這里我們已經(jīng)添加了一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議了，好了，有的人會(huì)說了，這么簡(jiǎn)單的協(xié)議有什么用呢？那好，我們想一想我們有什么可以改進(jìn)的嗎？以上的協(xié)議我們叫做 simpe_trans 協(xié)議 0.1 版，那么我們看看 0.2 版給我?guī)砹耸裁葱碌淖兓?/p>

ACK timer

首先要做的就是協(xié)議的復(fù)雜化，我們將協(xié)議改為三次握手過程如圖所示：

這個(gè)過程對(duì)應(yīng)以下代碼（修改simple_trans.h）：

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#define PROTOCOL_INIT_SYN 1

#define PROTOCOL_INIT_SYN_ACK 2

#define PROTOCOL_INIT_ACK 3

#define INTERVAL 0.3

class simple_trans_agent;

enum simple_state{

CLOSED，

SYN_SENT，

SYN_RCVD，

ESTABLISHED

};

其中 C-》CLOSED ， SS-》SYN_SENT ， SR-》SYN_RCVD ， E-》ESTABLISHED 為節(jié)點(diǎn)可能處于的狀態(tài)在發(fā)送或接受 SYN 和發(fā)送 SYN-ACK 接受 ACK 后的變化，而兩個(gè) timer 的作用就是使得沒有正確到底目的地的數(shù)據(jù)包可以被重新發(fā)送，當(dāng)然這些 timer 需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)取消比如： ack_timer-》cancel（） ，取消 timer 使用 cancel 函數(shù)即可。具體代碼實(shí)現(xiàn)參考 0.2 版本的代碼。那么現(xiàn)在我們重新 make 編譯我們的程序，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過三次握手建立起來一個(gè)簡(jiǎn)單的鏈接了，可以說我們?cè)谟羞@個(gè)簡(jiǎn)單的可以建立連接的程序之后我們馬上想到是不是還可以發(fā)送數(shù)據(jù)呢，在 ns2 中，數(shù)據(jù)的發(fā)送，我們常見的如 CBR 或者 FTP ，都可以發(fā)送數(shù)據(jù)但是他們之間有很大的不同 CBR 使用的是 trafficgenerater ，而 FTP 可以看成是一個(gè)帶發(fā)送數(shù)據(jù)包的 agent ，現(xiàn)在為了讓我們的 simple_trans 協(xié)議可以在建立起連接以后發(fā)送數(shù)據(jù)，我們就有了兩種選擇，是繼承 trafficgenerater 成為數(shù)據(jù)發(fā)送源呢，還是類似 FTP 使用 agent 發(fā)送數(shù)據(jù)，考慮到我們協(xié)議的簡(jiǎn)潔易懂性，我們直接使用一個(gè) timer ，在每次 timer 到時(shí)的時(shí)候都利用 simple_trans 的 send 函數(shù)發(fā)送一個(gè)具有 PROTOCOL_DATA 類型（標(biāo)識(shí)是一個(gè)數(shù)據(jù)）的包給通信對(duì)端（ CN ）。在 sendmsg 函數(shù)中的實(shí)現(xiàn)如下：

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hdr_rtp* rh = hdr_rtp：：access（p）;

hdr_simple_trans *shdr = hdr_simple_trans：：access（p）;

hdr_ip* ih = hdr_ip：：access（p）;

double local_time = NOW;

hdr_cmn：：access（p）-》size（） = size;

hdr_cmn：：access（p）-》timestamp（） =

（u_int32_t） （SAMPLERATE * local_time）;

rh-》seqno（） = seqno++;

ih-》daddr（） = simple_target;

ih-》dport（） = simple_port;

ih-》saddr（） = MYNODE;

shdr-》type = PROTOCOL_DATA;

target_-》recv（p）;

這里面我們還可以通過 RTP 協(xié)議給每一個(gè)包設(shè)置序列號(hào)，當(dāng)然也可以在 hdr_simple_trans 中添加一個(gè) seq 的屬性。當(dāng)然我們的協(xié)議升級(jí)到 0.3 版本后的變化并不只是有這些而已。我們還將 simple_trans 協(xié)議的數(shù)據(jù)包的大小以及發(fā)送頻率設(shè)置成可變的等，具體可以參考 0.3 的代碼。

小結(jié)：通過以上的設(shè)計(jì)，我們初步有了一個(gè)可以建立連接并發(fā)送數(shù)據(jù)的協(xié)議，什么？像是 SIP 協(xié)議，沒錯(cuò)我們也可以將我們的程序叫做一個(gè)簡(jiǎn)單的會(huì)話發(fā)起協(xié)議，當(dāng)然你可以實(shí)現(xiàn)的更加復(fù)雜。至此，我們?cè)?ns2 中添加一個(gè)基本網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的事情已經(jīng)完成了，我們注意到：不同的協(xié)議使用節(jié)點(diǎn)上的不同的端口，這樣的協(xié)議是不能夠影響到諸如路由、無線鏈路等協(xié)議的結(jié)果的，所以并不是所有的 ns2 中的協(xié)議都可以這么添加，我們還可以修改節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方法添加我們自己的一些修改進(jìn) ns2 達(dá)到仿真的目的，所以這篇文章的目的還是介紹如何在 ns2 中實(shí)現(xiàn)協(xié)議的基礎(chǔ)，我們要根據(jù)我們自己的仿真需要來設(shè)計(jì)我們的程序。通過以上的介紹我們應(yīng)該掌握的是在 ns2 中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法、 ns2 中 timer 的使用方法等等技巧。下面我介紹一個(gè)比較有意思的利用我們的 simple_trans 做的協(xié)議修改實(shí)驗(yàn)：添加無線節(jié)點(diǎn)丟包模型，在這里主要參考的是柯志亨老師的實(shí)現(xiàn)方法，但是在丟包方面我這里做的對(duì)原有協(xié)議破壞性更多（更不合理吧），我們將演示當(dāng)兩個(gè)無線節(jié)點(diǎn)距離增大的時(shí)候會(huì)丟失數(shù)據(jù)包并且我們的ACKTimer 以及 SYNTimer 的作用。好，下面就是如何修改的過程了：

在 NS_HOME/mac 目錄下的 wireless-phy.cc 的 380 行左右，我們添加如下代碼：

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//error model.

hdr_cmn *hdr_err = HDR_CMN（p）;

hdr_simple_trans *sh = hdr_simple_trans：：access（p）;

double ratio = Pr/RXThresh_;

double std = error_modle_lf（ratio）;

//printf（“wireless-phy model receive packet ratio=%lf std=%lf/n”，ratio，std）;

if （hdr_err-》ptype（） == PT_SIMPLE_TRANS_PACKET）{

if （！sh-》error）{

double tmp=（（double）rand（））/RAND_MAX;

if （tmp》std）{

sh-》error = false;

}else{

sh-》error = true;

//printf（“wireless-phy error model set the packet error/n”）;

}

}

}

//end of error model.

我們修改的是 WirelessPhy：：sendUp（Packet *p） 函數(shù)，在發(fā)送數(shù)據(jù)包之前我們檢查數(shù)據(jù)包中 simple_trans 協(xié)議的數(shù)據(jù)包，并將該數(shù)據(jù)包中在 hdr_simple_trans 中定義好的 error 屬性置為 true （說明這個(gè)數(shù)據(jù)包出錯(cuò)），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯(cuò)分布的函數(shù) error_modle_lf ，這是一個(gè)拉格朗日差值函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：

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double error_modle_lf（double ratio）{

if（ratio 》1.5）return 0;

double x［6］ = {1，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5};

double y［6］ = {1，0.5，0.3，0.1，0.02，0};

double res = 0;

for（int i = 0; i 《 6; i++）{

double temp = 1;

double temp1 = 1;

for（int j = 0; j 《 6; j++）{

if（i == j）continue;

temp *= （x［i］ - x［j］）;

temp1 *= （ratio - x［j］）;

}

res += （temp1 / temp） * y［i］;

}

return res;

}

顯然，我們?cè)O(shè)計(jì)的是無線節(jié)點(diǎn)離基站越遠(yuǎn)對(duì)包個(gè)數(shù)越多。

1， 在 simple_trans.cc 中添加 if（ shdr-》error ）return ，這樣錯(cuò)誤的包我們就“裝作”收不到了

2， 這里補(bǔ)充說明，柯志亨老師的錯(cuò)誤模型實(shí)現(xiàn)是基于無線層的，出錯(cuò)了就真的不發(fā)或者重發(fā)，而我的實(shí)現(xiàn)可以說是假的，還會(huì)造成無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐，但是還是可以演示無線丟包情況的，具體結(jié)果可以編譯我稱作 0.4 版本的程序運(yùn)行?？梢詫男蛄刑?hào)畫出來，這樣會(huì)更形象的展現(xiàn)丟包情況。

3， 我們將包序列號(hào)、包收到時(shí)間等等信息都通過 printf 函數(shù)打印出來，這樣我們就可以不用去考慮如何通過trace 文件來分析得到數(shù)據(jù)，這種方法有的時(shí)候更加有效，我們不必去了解 trace 機(jī)制，這也算是一個(gè)捷徑了。

總結(jié)：

Ns2 作為一個(gè)在科研領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的仿真器有著其內(nèi)在的很多優(yōu)勢(shì)的：開源協(xié)議修改自如、分裂設(shè)計(jì)可設(shè)計(jì)不同的仿真場(chǎng)景而不需要修改協(xié)議代碼，但是，我們?cè)谧鼍W(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究的時(shí)候往往會(huì)發(fā)現(xiàn) ns2 現(xiàn)有的協(xié)議不足以完成我們的仿真，這是就需要自己設(shè)計(jì)協(xié)議或者修改現(xiàn)有的協(xié)議，所以通過對(duì)這個(gè)簡(jiǎn)單的 simple_trans 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)我們可以更加的有的放矢，知道如何在那里修改 ns2 的協(xié)議，雖然 simple_trans 只是一個(gè)超級(jí)笨的協(xié)議，但是它已經(jīng)展現(xiàn)了基本的協(xié)議設(shè)計(jì)技巧：集成 agent 、 timer 的使用、協(xié)議包頭設(shè)計(jì)等等。如果我們能夠再將 ns2有線無線節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、路由模塊、無線 mac 等等這些代碼仔細(xì)研讀，那么到時(shí)你就會(huì)發(fā)現(xiàn)在 ns2 上面實(shí)現(xiàn)一個(gè)協(xié)議倒不是難事，反而是在協(xié)議自身的設(shè)計(jì)上，這就和我們高級(jí)程序語(yǔ)言一樣，語(yǔ)言的學(xué)習(xí)不是難事，而真正熟練的利用語(yǔ)言解決問題才是我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
編輯：hfy