2019 SDN上機第5次作業

1.瀏覽RYU官網學習RYU控制器的安裝和RYU開發入門教程，提交你對於教程代碼的理解，包括但不限於：

• 描述官方教程實現了一個什么樣的交換機功能？

  • 官方教程實現了一個將接收到的數據包發送到所有端口的交換機功能

• 控制器設定交換機支持什么版本的OpenFlow？

  • 控制器設定交換機支持OpenFlow 1.0

• 控制器設定了交換機如何處理數據包？

  •  @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
    

  • 當Ryu收到OpenFlow交換機送來的packet_in消息時調用新增方法packet_in_handler，set_ev_cls的第一個參數也聲明了

  • set_ev_cls的第二個參數MAIN_DISPATCHER意味着當Ryu和交換機握手過程（即hello, features request/reply, Set Config等）完畢，才會調用packet_in_handler

  • 之后定義packet_in數據結構對象，數據路徑對象datapath，OpenFlow協議和解析過程；定義交換機的動作，如何發送數據包；定義Ryu向交換機發送的packet_out內容，最后發送消息

• 分析教程中具體的數據操作：

  • ev.msg：是表示packet_in數據結構的對象。每一個事件類ev中都有msg成員，是攜帶觸發事件的數據包
  • msg.datapath：是代表數據路徑（開關）的對象。已經格式化的msg其實就是一個packet_in報文，msg.datapath直接可以獲得packet_in報文的datapath結構。datapath用於描述一個交換網橋，也是和控制器通信的實體單元
  • dp.ofproto和dp.ofproto_parser：是代表Ryu和交換機協商的OpenFlow協議的對象。dp.ofproto成員包含OpenFlow協議的數據結構，如動作類型OFPP_FLOOD。datapath.ofp_parser則是一個按照OpenFlow解析的數據結構
  • actions：是一個列表，用於存放action list，可在其中添加動作
  • OFPActionOutput與packet_out：他們需要配合使用，以指定要從中發送數據包的交換機端口。該應用程序使用OFPP_FLOOD標志來指示應在所有端口上發送數據包
  • OFPPacketOut：用於構建packet_out消息
  • send_msg()：發送的是一個OpenFlow的數據結構，RYU將把這個數據發送到對應的datapath。通過datapath.id可獲得dpid數據

2.根據官方教程和提供的示例代碼（SimpleSwitch.py），將具有自學習功能的交換機代碼（SelfLearning.py）補充完整

代碼鏈接

補充python程序如下

from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_0

from ryu.lib.mac import haddr_to_bin
from ryu.lib.packet import packet
from ryu.lib.packet import ethernet
from ryu.lib.packet import ether_types


class SimpleSwitch(app_manager.RyuApp):
    # TODO define OpenFlow 1.0 version for the switch
    OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION]

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(SimpleSwitch, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.mac_to_port = {}

    def add_flow(self, datapath, in_port, dst, src, actions):
        ofproto = datapath.ofproto

        match = datapath.ofproto_parser.OFPMatch(
            in_port=in_port,
            dl_dst=haddr_to_bin(dst), dl_src=haddr_to_bin(src))

        mod = datapath.ofproto_parser.OFPFlowMod(
            datapath=datapath, match=match, cookie=0,
            command=ofproto.OFPFC_ADD, idle_timeout=0, hard_timeout=0,
            priority=ofproto.OFP_DEFAULT_PRIORITY,
            flags=ofproto.OFPFF_SEND_FLOW_REM, actions=actions)

        # TODO send modified message out
        datapath.send_msg(mod)

    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
    def _packet_in_handler(self, ev):
        msg = ev.msg
        datapath = msg.datapath
        ofproto = datapath.ofproto

        pkt = packet.Packet(msg.data)
        eth = pkt.get_protocol(ethernet.ethernet)

        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_LLDP:
            # ignore lldp packet
            return
        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_IPV6:
            # ignore ipv6 packet
            return

        dst = eth.dst
        src = eth.src
        dpid = datapath.id
        self.mac_to_port.setdefault(dpid, {})

        self.logger.info("packet in DPID:%s MAC_SRC:%s MAC_DST:%s IN_PORT:%s", dpid, src, dst, msg.in_port)

        # learn a mac address to avoid FLOOD next time.
        self.mac_to_port[dpid][src] = msg.in_port

        if dst in self.mac_to_port[dpid]:
            out_port = self.mac_to_port[dpid][dst]
        else:
            out_port = ofproto.OFPP_FLOOD

        # TODO define the action for output
        actions = [datapath.ofproto_parser.OFPActionOutput(out_port)]

        # install a flow to avoid packet_in next time
        if out_port != ofproto.OFPP_FLOOD:
            self.logger.info("add flow s:DPID:%s Match:[ MAC_SRC:%s MAC_DST:%s IN_PORT:%s ], Action:[OUT_PUT:%s] ",
                             dpid, src, dst, msg.in_port, out_port)
            self.add_flow(datapath, msg.in_port, dst, src, actions)

        data = None
        if msg.buffer_id == ofproto.OFP_NO_BUFFER:
            data = msg.data

        # TODO define the OpenFlow Packet Out
        out = datapath.ofproto_parser.OFPPacketOut(datapath=datapath, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=msg.in_port,
                                                   actions=actions, data=data)
        datapath.send_msg(out)

    print("PACKET_OUT...")

3.在mininet創建一個最簡拓撲，並連接RYU控制器

使用python腳本創建拓撲

from mininet.topo import Topo

class MyTopo(Topo):

    def __init__(self):

        # initilaize topology
        Topo.__init__(self)

        # add hosts and switches
        h1 = self.addHost('h1')
        h2 = self.addHost('h2')

        s1 = self.addSwitch('s1')

        # add links
        self.addLink(h1, s1, 1, 1)
    	self.addLink(h2, s1, 1, 2)
        
topos = {'mytopo': (lambda: MyTopo())}

4.驗證自學習交換機的功能，提交分析過程和驗證結果

創建一個拓撲后，如果沒有ryu控制器連接，pingall命令的時候是不通的，且通過ovs-ofctl dump-flow命令查看s1所有流表時顯示無流表存在，接入ryu控制器之后使用pingall命令的時候可以ping通，且s1存在多個流表

5.寫下你的實驗體會

做這系列實驗安裝軟件都是一個煎熬的過程，動不動就出錯，不斷地重啟不斷地安裝。。。由於Ryu應用程序的編寫是使用Python腳本，所以本次實驗只要讀懂代碼就沒什么大問題了。