实验5：开源控制器实践——POX

2023-10-23 18:52:04

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

下载虚拟机软件Oracle VisualBox 或 VMware；
在虚拟机中安装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）

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

阅读Hub模块代码，使用 tcpdump 验证Hub模块；

命令行运行./pox.py log.level --DEBUG forwarding.hub开启pox，运行hub模块：
使用命令mininet> xterm h2 h3开启h2,h3主机终端
在h2主机终端中输入tcpdump -nn -i h2-eth0,在h3主机终端中输入tcpdump -nn -i h3-eth0进行抓包

h1 ping h2
h2和h3都能同时接收到数据包

h1 ping h3
h2和h3都能同时接收到数据包

由上述实验结果可以看出，h1 ping h2或h3，h2和h3都能同时接收到数据包，结果符合Hub模块的作用：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

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

流程图：
在pox目录下执行命令./pox.py log.level --DEBUG forwarding.l2_learning开启pox，运行L2_learning模块：

h1 ping h3
h3收到数据包，h2没有收到数据包

h1 ping h2
h2收到数据包，h3没有收到数据包

由上述实验结果可以看出，当h1 ping 其他主机时，只有相应主机可以接收到数据包，验证了switch模块的功能：让Openflow交换机实现L2自学习，可见交换机对数据包进行了学习，实现从相应的端口发出，只有目的主机可以抓取到报文

（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。

重新搭建拓扑后，使用命令dpctl del-flows删除流表
创建文件SendFlowInSingle3.py

from pox.core import core
import pox.openflow.libopenflow_01 as of
from pox.openflow.of_json import *


def _handle_ConnectionUp(event):
    msg = of.ofp_flow_mod()
    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.openflow.addListenerByName("ConnectionUp", _handle_ConnectionUp)

在pox目录下执行命令./pox.py SendFlowInSingle3后，流表下发成功，所有节点均可ping通

（三）个人总结

实验难度：

本次实验基础部分照着做，进阶部分难度较大

实验中遇到的问题及解决办法：

SendFlowInSingle3.py无法运行

解决方法：SendFlowInSingle3.py应该放在pox目录下

运行SendFlowInSingle3.py时发现6633端口被占用

解决方法：通过命令netstat -lntup | grep 6633查看后发现是上一次pox没有正常关闭的原因，解决之后即可正常运行。

个人感想：

本次实验学习了POX控制器，通过实验验证了POX的Hub和Switch模块，并通过比较实验结果分析了不同模块之间的区别，使我初步了解掌握了POX控制器的一些使用方法，并进一步熟悉了流表。
进阶要求需要阅读POX使用指南，因为是全英文的让我印象深刻，在查询网上相关资料后写成最终的模块。我觉得最难的是画流程图，代码好长好长，读得人都傻了。

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