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）

使用命令sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10搭建上述拓扑

2.阅读Hub模块代码，使用 tcpdump 验证Hub模块；

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

使用命令mininet> xterm h2 h3开启主机终端

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

由上图可以看出无论是h1 ping h2还是h1 ping h3，h2和h3都能同时接收到数据包。结果验证Hub模块的作用：Hub模块采用洪泛转发,每个交换机上都安装泛洪通配符规则，将数据包广播转发，此时交换机等效于集线器。所以在ping某个主机时，会在另一台主机上接收到。

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

（1）画出流程图

（2）使用 tcpdump 验证Switch模块

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

h1 ping h2

h1 ping h3

由上图可以看出，当h1 ping 某个主机时，只有相应主机可以接收到数据包，其他主机接收不到。验证了Switch模块的功能：让OpenFlow交换机实现L2自学习。所以只有目的主机可以接收到数据包。

（二）进阶要求

1.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。
（1）重新搭建（一）的拓扑，并使用命令dpctl del-flows删除流表，执行该命令后，所有主机都无法ping通

（2）Python程序自定义一个POX模块SendFlowInSingle3

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

class SendFlowInSingle3(object):
    def __init__(self):
        core.openflow.addListeners(self)
    def _handle_ConnectionUp(self, event):
        msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 1  # 使数据包进入端口1
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  # 从端口2转发出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 从端口3转发出去
        event.connection.send(msg)

        msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 2  # 使数据包进入端口2
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 从端口1转发出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 从端口3转发出去
        event.connection.send(msg)

        msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 3  # 使数据包进入端口3
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 从端口1转发出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  # 从端口2转发出去
        event.connection.send(msg)

def launch():
    core.registerNew(SendFlowInSingle3)

运行SendFlowInSingle3模块后，所有主机两两互通

2.基于进阶1的代码，完成ODL实验的硬超时功能。

SendPoxHardTimeOut

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

class SendPoxHardTimeOut(object):
    def __init__(self):
        core.openflow.addListeners(self)
    def _handle_ConnectionUp(self, event):
    
    
        msg = of.ofp_flow_mod()  
        msg.priority = 3
        msg.match.in_port = 1 
        msg.hard_timeout = 10  #硬超时10秒
        event.connection.send(msg)
        
        msg = of.ofp_flow_mod()  
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 1 
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port = of.OFPP_ALL)) 
        event.connection.send(msg)

        
        msg = of.ofp_flow_mod()  
        msg.priority = 3
        msg.match.in_port = 3 
        msg.hard_timeout = 10  #硬超时10秒
        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 = of.OFPP_ALL))
        event.connection.send(msg)

def launch():
    core.registerNew(SendPoxHardTimeOut)

先SendFlowInSingle3再运行SendPoxHardTimeOut再运行SendFlowInSingle3，即先连接再断开再回恢复

四、个人总结

实验难度：基本要求部分难度适中，进阶部分有点难
实验过程遇到的困难及解决办法：
第一次开启pox命令的时候出现错误，询问了同学后了解到是要在pox目录下执行。
刚看到进阶要求时没有什么头绪，不知道从何处下手，重新看了一次老师的pdf后，能理解但是不知道怎么写，打开老师给的POX使用指南后发现竟然是全英文的，但只能硬着头皮看下去，又用网页翻译，有点难懂,又去网上查询资料，看慕课，询问同学，才勉强写出来
运行SendFlowInSingle3模块后，发现主机始终无法ping通，重新实验、重启虚拟机、查找了资料、询问了同学后，还是无法解决，多次仔细浏览了一次自己的代码后发现，原来是launch函数多写了一个缩进导致的。

个人感想

本次实验使我对POX控制器的工作原理和功能有了更深刻的影响印象，通过实践验证了POX的Hub和L2_learning模块的功能，通过实验也让我发现对POX的学习和使用还要进一步加强，挺多地方卡壳，花了很多时间，特别是当发现是因为缩进导致无法ping通的时候太气人了，真是细节决定成败啊。