实验5：开源控制器实践——POX

一、实验目的

能够理解 POX 控制器的工作原理；
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；
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

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）


阅读Hub模块代码，使用 tcpdump 验证Hub模块；

• 利用Mininet的xterm开启h2 h3的命令行终端后，在h2和h3使用tcpdump开启抓包（抓取eth0端口）
  

• h1 ping h2,观察h2和h3的终端(发现h2和h3都能接收到数据包)
  
  
  
• h1 ping h3,观察h2和h3的终端(发现h2和h3都能接收到数据包)
  

上述示例可以验证出Hub模块的功能：
在每个交换机上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，所有主机都能接收到数据包。

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

• 利用Mininet的xterm开启h1 h2 h3的命令行终端后，在h2和h3使用tcpdump开启抓包（抓取eth0端口）
  
  h1 ping h2，观察h2和h3终端(发现只有h2能够收到数据包)
  
  h1 ping h3，观察h2和h3终端(发现只有h3能够收到数据包)
  

上述示例可以验证Switch模块的功能：
让OpenFlow交换机实现L2自学习，当它进行L2地址学习时，它会与尽可能多的字段做匹配，实现流规则多样化，在测试中，某一主机ping特定主机时，除了特定主机外，其他主机不会接收到数据包。

（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。

自定义POX模块SendFlowInSingle3.py:

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):

          #设置数据包从端口1进，从端口2和3出
          msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
          msg.priority = 1        #设置msg优先级
          msg.match.in_port = 1  #在端口1接收数据包
          msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  #设置数据包从端口2转发
          msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 设置数据包从端口3转发
          event.connection.send(msg) #通过send函数向交换机发送设定的消息


          #设置数据包从端口2进，从端口1和3出
          msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
          msg.priority = 1        #设置msg优先级
          msg.match.in_port = 2  # 在端口2接收数据包
          msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 设置数据包从端口1转发
          msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 设置数据包从端口3转发
          event.connection.send(msg) #通过send函数向交换机发送设定的消息

          #设置数据包从端口3进，从端口1和2出
          msg = of.ofp_flow_mod()  #使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
          msg.priority = 1        #设置msg优先级
          msg.match.in_port = 3  # 使数据包进入端口3
          msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 设置数据包从端口1转发
          msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  # 设置数据包从端口2转发
          event.connection.send(msg)  #通过send函数向交换机发送设定的消息

def launch():
    core.registerNew(SendFlowInSingle3) #注册SendFlowInSingle3组件

基于进阶1的代码，完成ODL实验的硬超时功能。

####删除流表的代码
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  
        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 = 9
        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)

*h1 ping h3实现硬超时

（三）实验报告

遇到的问题及解决:

• 在使用tcpdump命令进行抓包时，就提示错误，检查后发现 “-n” 我给看成 “-m”修正之后运行，抓包顺利启动。
• 在运行自定义POX模块时，使用./pox.py log.level --DEBUG forwarding.SendFlowInSingle3命令，终端提示找不到相应的py文件,后来晶格查阅资料，发现原来要改成py后缀的文件，我忘记加了。

个人感想：

• 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。在通过查阅相关资料后，才勉强编写出了自定义的POX模块SendFlowInSingle3，在利用“dpctl del-flows”命令将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。在这次的实验中的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，并咨询了老师后，最终才完成SendFlowInSingle3模块代码的编写。