实验5：开源控制器实践——POX

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

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）

sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10

2. 阅读Hub模块代码，使用tcpdump验证Hub模块

• h1 ping h2
  

• h1 ping h3
  

3. 阅读L2_learning模块代码，画出程序流程图，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

• h2收到数据包，h3没有收到数据包
  

• h1 ping h3

• h3收到数据包，h2没有收到数据包
  

(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。

• 建立拓扑，并用dpctl del-flows命令删除流表

• 编写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)

• 将拓扑连接至SendFlowInSingle3，实现向s1发送流表规则使得所有主机两两互通。

2. 基于进阶1的代码，完成ODL实验的硬超时功能。

• Python程序自定义一个POX模块SendPoxHardTimeOut

  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  
         # 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.registerNew(SendFlowInSingle3)
  
  

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

• ovs-ofctl交换机流表项
  

实验心得

在本次实验中，我通过阅读READ.MD文档，了解到了POX控制器的工作原理，并知晓了相关组件的功能。接着在阅读相关模块的源代码理解其算法实现细节后，顺利画出Switch模块的流程图，并通过实际的测试验证了Hub和Switch模块的功能，进而比对了两个模块的不同点。在POX控制器与交换机的交互过程中，POX需要为每一台交换机构建一个connection类的对象，connection类中有一个send（msg）方法，被用于向交换机发送OpenFlow消息。而相应的，POX将通过定义事件（event）处理（handler）方法来处理交换机发送来的特定消息事件。最后，在通过查阅相关资料以及询问身边的同学后，我结合自身知识编写出了自定义的POX模块SendFlowInSingle3，在交换机中删除流表后，开启该模块恢复最简单拓扑的主机之间的两两通信。我认为本次实验属于中等难度偏高，基础要求部分相对简单，按照老师给的实验指南书一步一步完成即可。而进阶要求部分偏难，阅读老师给出的更多POX指南中的链接文档很吃力，最后选择在网上查找相关资料，并咨询了身边的同学后，最终才完成SendFlowInSingle3模块代码的编写。