随着网络的发展和安全事件的频繁发生,网络实验与研究也变得越来越复杂,传统研究主要基于物理实验床和网络仿真。但是,物理试验床存在着规模小、代价高的缺点,而网络仿真虽然可构建大规模网络实验,但真实性也无法保证,二者都不能真正达到网络实验的需求。因此,如何构建真实有效的实验环境成为网络安全领域亟待解决的问题。针对该问题本文提出基于NS-3的虚实网络结合系统,建立仿真网络和物理网络的虚实对接模型,构建虚实通信的网络实验环境,进而解决物理试验床的高代价以及网络仿真的低真实性的缺点。首先,完成网络拓扑形式化描述,对实际网络拓扑中的网络元素进行定义,实现网络拓扑的规范化表达,形成统一的网络环境接口。同时提供软件自动化部署功能,实现实验系统和实验场景的自动化安装部署。其次,设计并实现虚实通信模型,采用虚拟网卡桥接技术(Tap Bridge)、基于轮询机制的消息监听算法(PMA)以及以太网数据包过滤算法(EFA)实现物理网络和仿真网络边界之间的通信。然后,利用改进的广度优先搜索路由算法(BFSIA)完成整个网络拓扑的路由计算。使用ip route完成外部物理网络的路由配置,使用NS-3的静态路由API完成内部仿真网络的路由配置,实现物理网络和仿真网络的互联互通。最后,在NS-3中建立IRC僵尸网络模型,设计并实现僵尸网络发送垃圾邮件案例,验证虚实通信模型的可行性。测试表明,系统实现了物理网络与仿真网络的实时通信,可以构建仿真网络与物理网络结合的网络环境。通过ping和僵尸网络发送垃圾邮件的仿真实验,验证了虚实结合网络环境的实时性和可用性。另外,系统具备网络流量实时监测功能,实时监测实验网络流量变化情况。