一、實驗目的
- 能夠獨立部署RYU控制器；
- 能夠理解RYU控制器實現軟件定義的集線器原理；
- 能夠理解RYU控制器實現軟件定義的交換機原理。
二、實驗環境
- 下載虛擬機軟件Oracle VisualBox或VMware；
- 在虛擬機中安裝Ubuntu 20.04 Desktop amd64，並完整安裝Mininet；
三、實驗要求
（一）基本要求
- 完成Ryu控制器的安裝。
- 搭建下圖所示SDN拓撲，協議使用Open Flow 1.0，並連接Ryu控制器。
-
進入文件所在目錄，連接Ryu控制器
ryu-manager gui_topology.py --observe-links -
搭建拓撲
sudo mn --topo=single,3 --mac --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=8080 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10
- 通過Ryu的圖形界面查看網絡拓撲。
- 閱讀Ryu文檔的The First Application一節，運行並使用 tcpdump 驗證L2Switch，分析和POX的Hub模塊有何不同。
文檔詳見：The First Application
- 編寫L2Switch文件
- 運行並驗證
h1 ping h2
h1 ping h3
- 分析
Hub和L2Switch實現的都是洪泛發送ICMP報文。但L2Switch下發的流表無法查看，而Hub可以查看。
（二）進階要求
閱讀Ryu關於simple_switch.py和simple_switch_1x.py的實現，以simple_switch_13.py為例，完成其代碼的注釋工作，並回答下列問題：
# 引入包
from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import CONFIG_DISPATCHER, MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_3
from ryu.lib.packet import packet
from ryu.lib.packet import ethernet
from ryu.lib.packet import ether_types
class SimpleSwitch13(app_manager.RyuApp):
# 定義openflow版本
OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_3.OFP_VERSION]
def __init__(self, *args, **kwargs):
super(SimpleSwitch13, self).__init__(*args, **kwargs)
# 定義保存mac地址到端口的一個映射
self.mac_to_port = {}
# 處理EventOFPSwitchFeatures事件
@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPSwitchFeatures, CONFIG_DISPATCHER)
def switch_features_handler(self, ev):
datapath = ev.msg.datapath
ofproto = datapath.ofproto
parser = datapath.ofproto_parser
# install table-miss flow entry
#
# We specify NO BUFFER to max_len of the output action due to
# OVS bug. At this moment, if we specify a lesser number, e.g.,
# 128, OVS will send Packet-In with invalid buffer_id and
# truncated packet data. In that case, we cannot output packets
# correctly. The bug has been fixed in OVS v2.1.0.
match = parser.OFPMatch()
actions = [parser.OFPActionOutput(ofproto.OFPP_CONTROLLER,
ofproto.OFPCML_NO_BUFFER)]
self.add_flow(datapath, 0, match, actions)
# 添加流表函數
def add_flow(self, datapath, priority, match, actions, buffer_id=None):
# 獲取交換機信息
ofproto = datapath.ofproto
parser = datapath.ofproto_parser
# 對action進行包裝
inst = [parser.OFPInstructionActions(ofproto.OFPIT_APPLY_ACTIONS,
actions)]
# 判斷是否有buffer_id，生成mod對象
if buffer_id:
mod = parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, buffer_id=buffer_id,
priority=priority, match=match,
instructions=inst)
else:
mod = parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, priority=priority,
match=match, instructions=inst)
# 發送mod
datapath.send_msg(mod)
# 處理 packet in 事件
@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
def _packet_in_handler(self, ev):
# If you hit this you might want to increase
# the "miss_send_length" of your switch
if ev.msg.msg_len < ev.msg.total_len:
self.logger.debug("packet truncated: only %s of %s bytes",
ev.msg.msg_len, ev.msg.total_len)
# 獲取包信息，交換機信息，協議等等
msg = ev.msg
datapath = msg.datapath
ofproto = datapath.ofproto
parser = datapath.ofproto_parser
in_port = msg.match['in_port']
pkt = packet.Packet(msg.data)
eth = pkt.get_protocols(ethernet.ethernet)[0]
# 忽略LLDP類型
if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_LLDP:
# ignore lldp packet
return
# 獲取源端口，目的端口
dst = eth.dst
src = eth.src
dpid = format(datapath.id, "d").zfill(16)
self.mac_to_port.setdefault(dpid, {})
self.logger.info("packet in %s %s %s %s", dpid, src, dst, in_port)
# 學習包的源地址，和交換機上的入端口綁定
# learn a mac address to avoid FLOOD next time.
self.mac_to_port[dpid][src] = in_port
# 查看是否已經學習過該目的mac地址
if dst in self.mac_to_port[dpid]:
out_port = self.mac_to_port[dpid][dst]
# 否則進行洪泛
else:
out_port = ofproto.OFPP_FLOOD
actions = [parser.OFPActionOutput(out_port)]
# 下發流表處理后續包，不再觸發 packet in 事件
# install a flow to avoid packet_in next time
if out_port != ofproto.OFPP_FLOOD:
match = parser.OFPMatch(in_port=in_port, eth_dst=dst, eth_src=src)
# verify if we have a valid buffer_id, if yes avoid to send both
# flow_mod & packet_out
if msg.buffer_id != ofproto.OFP_NO_BUFFER:
self.add_flow(datapath, 1, match, actions, msg.buffer_id)
return
else:
self.add_flow(datapath, 1, match, actions)
data = None
if msg.buffer_id == ofproto.OFP_NO_BUFFER:
data = msg.data
out = parser.OFPPacketOut(datapath=datapath, buffer_id=msg.buffer_id,
in_port=in_port, actions=actions, data=data)
# 發送流表
datapath.send_msg(out)
a) 代碼當中的mac_to_port的作用是什么？
保存mac地址與交換機端口的映射，為交換機自學習提供數據結構進行mac端口的存儲。
b) simple_switch和simple_switch_13在dpid的輸出上有何不同？
simple_switch的dpid賦值：dpid = datapath.id
simple_switch_13的dpid賦值：dpid = format(datapath.id, "d").zfill(16)
在simple_switch_13中，會在前端加上0將其填充至16位
c) 相比simple_switch，simple_switch_13增加的switch_feature_handler實現了什么功能？
實現交換機以特性應答消息響應特性請求
d) simple_switch_13是如何實現流規則下發的？
在接收到packetin事件后，首先獲取包學習，交換機信息，以太網信息，協議信息等。如果以太網類型是LLDP類型，則不予處理。如果不是，則獲取源端口目的端口，以及交換機id，先學習源地址對應的交換機的入端口，再查看是否已經學習目的mac地址，如果沒有則進行洪泛轉發。如果學習過該mac地址，則查看是否有buffer_id，如果有的話，則在添加流動作時加上buffer_id，向交換機發送流表。
e) switch_features_handler和_packet_in_handler兩個事件在發送流規則的優先級上有何不同？
switch_features_handler下發流表的優先級更高。
個人總結
實驗難度
本次實驗難度不大，但是卻總是遇到奇怪的錯誤，導致總是沒有辦法完整地把實驗進行下去。
遇到的問題及解決方法
- 打開ryu報錯如下
Gunicorn ImportError: cannot import name 'ALREADY_HANDLED' from 'eventlet.wsgi' in docker
解決方法：安裝舊的eventlet版本：pip install eventlet==0.30.2
實驗心得
可能是因為之前的誤操作，導致了一些奇怪的錯誤，目前還沒有解決，所以是借用同學的電腦來完成的實驗。百度找到的解決方法都不能解決錯誤，從而導致實驗進度緩慢。對於進階實驗來說，更多的是要去閱讀代碼，了解python的語法，閱讀函數，在給代碼注釋的過程中，能夠更加深刻地理解到某段代碼的作用，從而更加深入地理解代碼。總體來說，對於本次實驗，還是了解到Hub和L2Switch的區別就在於流表的有無。所以希望可以在下次實驗中能夠更加深入地認識到它們的區別，以及有機會去使用它們。