实验5：开源控制器实践——POX

一、实验目的

1.能够理解 POX 控制器的工作原理；
2.通过验证POX的forwarding.hub和forwarding.l2_learning模块，初步掌握POX控制器的使用方法；
3.能够运用 POX控制器编写自定义网络应用程序，进一步熟悉POX控制器流表下发的方法。

二、实验环境

1.下载虚拟机软件Oracle VisualBox 或 VMware；
2.在虚拟机中安装Ubuntu 20.04 Desktop amd64；

三、实验要求

（一）基本要求
1.搭建下图所示SDN拓扑，协议使用Open Flow 1.0，控制器使用部署于本地的POX（默认监听6633端口）

2.阅读Hub模块代码，使用 tcpdump 验证Hub模块；

• 搭建拓扑:
  sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10

• 开启pox，运行hub模块:
  ./pox.py log.level --DEBUG forwarding.hub

• 开启h2,h3主机终端:
  xterm h2 h3

• 在h2主机终端中输入:
  tcpdump -nn -i h2-eth0

• 在h3主机终端中输入:
  tcpdump -nn -i h3-eth0

• h1 ping h2
  

• h1 ping h3

由图可知，h1 ping h2或h2 ping h3，h2和h3都能接收到数据包。这是因为hub模块采用洪泛转发，因此ping主机时，交换机向所有端口进行洪泛转发，所以h2和h3主机都能接收到数据包。

3.阅读L2_learning模块代码，画出程序流程图，使用 tcpdump 验证Switch模块。

• 流程：
  

• 开启pox，运行L2_learning模块：
  ./pox.py log.level --DEBUG forwarding.l2_learning

• h1 ping h2 （h3没有收到数据包，h2收到数据包）
  

• h1 ping h3 （h2没有收到数据包，h3收到数据包）
  

由图可知，h1 ping哪个主机，哪个主机才能接收到数据包。Switch模块的作用是让交换机对接收进来的包进行学习，并从合适的端口发出，所以只有ping的目的主机可以收到报文。

（二）进阶要求

重新搭建（一）的拓扑，此时交换机内无流表规则，拓扑内主机互不相通；编写Python程序自定义一个POX模块SendFlowInSingle3，并且将拓扑连接至SendFlowInSingle3（默认端口6633），实现向s1发送流表规则使得所有主机两两互通。

• 重新按照上述方法搭建拓扑后，使用命令dpctl del-flows删除流表
  
• 使用命令touch SendFlowInSingle3.py创建文件
  在文件中输入以下代码：

from pox.core import core
import pox.openflow.libopenflow_01 as of
from pox.openflow.of_json import *


def _handle_ConnectionUp(event):
    msg = of.ofp_flow_mod()
    msg.priority = 1
    msg.match.in_port = 1
    msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))
    msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))
    event.connection.send(msg)

    msg = of.ofp_flow_mod()
    msg.priority = 1
    msg.match.in_port = 2
    msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))
    msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))
    event.connection.send(msg)

    msg = of.ofp_flow_mod()
    msg.priority = 1
    msg.match.in_port = 3
    msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))
    msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))
    event.connection.send(msg)

def launch():
    core.openflow.addListenerByName("ConnectionUp", _handle_ConnectionUp)

• 在pox目录下执行命令./pox.py SendFlowInSingle3后，流表下发成功，所有节点均可ping通
  

四、个人总结

• 实验难度：适中
• 实验过程遇到的困难及解决办法：基本要求中基本没遇到什么困难，就跟着步骤输入代码，然后就成了，算是比较简单的一次实验了。比较有难度的是在绘制流程图的时候，代码挺多的，而我又看不太懂，好在里面有算法解释，不会的专业名词查查翻译也就看懂了，然后就手写翻译下来了，后面又跟着看了一遍代码，倒也是勉强看懂了一点。其他的就是一开始不知道怎么新建一个文件，上网百度一下就懂了。
• 个人感想：基本要求都会了，了解了hub模块与switch模块的区别，怎么开启主机终端，同时也加强了搭建拓扑的记忆，初步掌握了POX控制器的使用方法。