实验5：开源控制器实践——POX

一、实验目的

1. 能够理解 POX 控制器的工作原理；
2. 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；
3. 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

1. 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）

• 构建拓扑

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

2. 阅读Hub模块代码，使用 tcpdump 验证Hub模块；

• 开启POX： ./pox.py log.level --DEBUG forwarding.hub
• 开启主机终端 mininet> xterm h2 h3
• 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
• h1 ping h2

• h1 ping h3
  

• h2,h3都可以接收到数据包

3. 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

• 开启pox，运行L2_learning模块：./pox.py log.level --DEBUG forwarding.l2_learning

• h1 ping h2

  • h2收到数据包，h3没有收到数据包
    

• h1 ping h3

  • h3收到数据包，h2没有收到数据包

• 验证了Switch模块的功能：让OpenFlow交换机实现L2自学习。所以只有目的主机可以接收到数据包。

（二）进阶要求

1. 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。

• 建立拓扑，并用dpctl del-flows命令删除流表

• 编写Python程序自定义一个POX模块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()方法向交换机下发流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 1  # 使数据包进入端口1
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  # 从端口2转发出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 从端口3转发出去
        event.connection.send(msg)

        msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 2  # 使数据包进入端口2
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 从端口1转发出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))  # 从端口3转发出去
        event.connection.send(msg)

        msg = of.ofp_flow_mod()  # 使用ofp_flow_mod()方法向交换机下发流表
        msg.priority = 1
        msg.match.in_port = 3  # 使数据包进入端口3
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))  # 从端口1转发出去
        msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))  # 从端口2转发出去
        event.connection.send(msg)

def launch():
    core.registerNew(SendFlowInSingle3)

• 将拓扑连接至SendFlowInSingle3，实现向s1发送流表规则使得所有主机两两互通。
  

2. 基于进阶1的代码，完成ODL实验的硬超时功能。

• Python程序自定义一个POX模块SendPoxHardTimeOut

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()方法向交换机下发流表
        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.registerNew(SendFlowInSingle3)

• 先SendFlowInSingle3再运行SendPoxHardTimeOut再运行SendFlowInSingle3，即先连接再断开再回恢复

四、个人总结

本次作业对比上次实验难度稍有增加，实验中由于pox文件有权限设置，可能需要用上sudo mv [源文件地址] [目的地址]，
来将文件移入pox文件中，此外，SendPoxHardTimeOut并非切断所有连接，要根据实际代码决定要ping的值。
通过这次实验理解了 POX 控制器的工作原理，并由验证 POX 的 forwarding.hub 和 forwarding.l2_learning 模块，
初步学习了pox的使用方法，再通过进阶要求，熟悉了python编写自定义网络应用程序的流程。