實驗5：開源控制器實踐——POX

一、實驗目的

1.能夠理解 POX 控制器的工作原理；

2.通過驗證POX的forwarding.hub和forwarding.l2_learning模塊，初步掌握POX控制器的使用方法；

3.能夠運用POX控制器編寫自定義網絡應用程序，進一步熟悉POX控制器流表下發的方法。

二、實驗環境

1.下載虛擬機軟件Oracle VisualBox 或 VMware；

2.在虛擬機中安裝Ubuntu 20.04 Desktop amd64；

三、實驗要求

（一）基本要求

1.搭建下圖所示SDN拓撲，協議使用Open Flow 1.0，控制器使用部署於本地的POX（默認監聽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搭建上述拓撲

2.閱讀Hub模塊代碼，使用 tcpdump 驗證Hub模塊；

• 開啟pox，運行hub模塊：./pox.py log.level --DEBUG forwarding.hub

• 使用命令mininet> xterm h2 h3開啟主機終端

• 在h2主機終端中輸入tcpdump -nn -i h2-eth0

• 在h3主機終端中輸入tcpdump -nn -i h3-eth0

• h1 ping h2
  

• h1 ping h3
  

由上圖可以看出無論是h1 ping h2還是h1 ping h3，h2和h3都能同時接收到數據包。結果驗證Hub模塊的作用：Hub模塊采用洪泛轉發,每個交換機上都安裝泛洪通配符規則，將數據包廣播轉發，此時交換機等效於集線器。所以在ping某個主機時，會在另一台主機上接收到。

3.閱讀L2_learning模塊代碼，畫出程序流程圖，使用 tcpdump 驗證Switch模塊。

（1）畫出流程圖

（2）使用 tcpdump 驗證Switch模塊

• 開啟pox，運行L2_learning模塊：./pox.py log.level --DEBUG forwarding.l2_learning

• h1 ping h2
  

• h1 ping h3
  

由上圖可以看出，當h1 ping 某個主機時，只有相應主機可以接收到數據包，其他主機接收不到。驗證了Switch模塊的功能：讓OpenFlow交換機實現L2自學習。所以只有目的主機可以接收到數據包。

（二）進階要求

1.重新搭建（一）的拓撲，此時交換機內無流表規則，拓撲內主機互不相通；編寫Python程序自定義一個POX模塊SendFlowInSingle3，並且將拓撲連接至SendFlowInSingle3（默認端口6633），實現向s1發送流表規則使得所有主機兩兩互通。

（1）重新搭建（一）的拓撲，並使用命令dpctl del-flows刪除流表，執行該命令后，所有主機都無法ping通

（2）Python程序自定義一個POX模塊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()方法向交換機下發流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 1  # 使數據包進入端口1
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  # 從端口2轉發出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 從端口3轉發出去
        event.connection.send(msg)

        msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交換機下發流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 2  # 使數據包進入端口2
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 從端口1轉發出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 從端口3轉發出去
        event.connection.send(msg)

        msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交換機下發流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 3  # 使數據包進入端口3
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 從端口1轉發出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  # 從端口2轉發出去
        event.connection.send(msg)

def launch():
    core.registerNew(SendFlowInSingle3)

• 可以發現，運行SendFlowInSingle3模塊后，所有主機兩兩互通

四、個人總結

• 實驗難度：基本要求部分難度適中，進階部分有點難
• 實驗過程遇到的困難及解決辦法：
  • 第一次開啟pox命令的時候出現錯誤，詢問了同學后了解到是要在pox目錄下執行。
  • 剛看到進階要求時沒有什么頭緒，不知道從何處下手，重新看了一次老師的pdf后，能理解但是不知道怎么寫，打開老師給的POX使用指南后發現竟然是全英文的，但只能硬着頭皮看下去，又用網頁翻譯，有點難懂,又去網上查詢資料，看慕課，詢問同學，才勉強寫出來
  • 運行SendFlowInSingle3模塊后，發現主機始終無法ping通，重新實驗、重啟虛擬機、查找了資料、詢問了同學后，還是無法解決，多次仔細瀏覽了一次自己的代碼后發現，原來是launch函數多寫了一個縮進導致的。
• 個人感想

本次實驗使我對POX控制器的工作原理和功能有了更深刻的影響印象，通過實踐驗證了POX的Hub和L2_learning模塊的功能，通過實驗也讓我發現對POX的學習和使用還要進一步加強，挺多地方卡殼，花了很多時間，特別是當發現是因為縮進導致無法ping通的時候太氣人了，真是細節決定成敗啊。