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）
   
2. 阅读Hub模块代码，使用 tcpdump 验证Hub模块；
3. 阅读L2_learning模块代码，画出程序流程图，使用 tcpdump 验证Switch模块。

（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。
2. 基于进阶1的代码，完成ODL实验的硬超时功能。

（三）实验报告

1. 请用Markdown排版；
2. 所有实验相关代码文件（如有）保存在目录/home/用户名/学号/lab5/中；
3. 基础要求只需要提交h1 ping h2、h2和h3的tcpdump抓包结果截图，外加L2_learning模块代码流程图，其余文字请勿赘述；

   （1）阅读Hub模块代码，使用 tcpdump 验证Hub模块；

   h1 ping h2

   

    h1 ping h3

    h2,h3都可以接收到icmp报文

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

    

     h1 ping h2

    h2收到icmp报文，h3没有收到icmp报文

     h1 ping h3

    h3收到icmp报文，h2没有收到icmp报文

4. 进阶要求为选做，有完成的同学请提交相关代码和运行结果，以及ovs-ofctl交换机流表项截图，代码保存目录同要求2，形式不限，有完成比未完成的上机分数更高。

   （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。

   

    SendFlowInSingle3.py代码

   from pox.core import core
   import pox.openflow.libopenflow_01 as of
   from pox.openflow.of_json import *
   log = core.getLogger()
   class SendFlowInSingle3(object):
   
   def init(self):
   
   core.openflow.addListeners(self)
   def _handle_ConnectionUp(self, 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.registerNew(SendFlowInSingle3)

    （2）基于进阶1的代码，完成ODL实验的硬超时功能。

    SendPoxHardTimeOut.py代码

   from pox.core import core
   import pox.openflow.libopenflow_01 as of
   class SendPoxHardTimeOut(object):
   
   def init(self):
   
   core.openflow.addListeners(self)
   
   def _handle_ConnectionUp(self, event):
       msg = of.ofp_flow_mod()  
       msg.priority = 3
       msg.match.in_port = 1 
       msg.hard_timeout = 10  
       event.connection.send(msg)
       
       msg = of.ofp_flow_mod()  
       msg.priority = 1
       msg.match.in_port = 1 
       msg.actions.append(of.ofp_action_output(port = of.OFPP_ALL)) 
       event.connection.send(msg)
   
       
       msg = of.ofp_flow_mod()  
       msg.priority = 3
       msg.match.in_port = 3 
       msg.hard_timeout = 10
       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 = of.OFPP_ALL))
       event.connection.send(msg)
   
   def launch():
   
   core.registerNew(SendPoxHardTimeOut)

5. 个人总结

        通过本次实验，我学习到了新知识，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，掌握POX控制器的使用方法；Hub模块在h1 ping h2和 h3时候都能收到icmp报文，说明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 Switch模块在h1 ping h2时，只有h2能收到icmp报文，说明让OpenFlow交换机成为2层自学习交换机。当组件学习到2层地址时,流表会建立精确匹配说明switch模块。在实验过程中还是有许多问题，比如在运行 forwarding 文件夹下的 l2_learning 模块时候，需要停止hub模块，并且把原来的h2和h3的终端关掉，重新利用Mininet的xterm开启h2，h3的命令行终端，不然在ping的时候还是会同时收到icmp报文，在进阶中，需要执行sudo chmod +777 pox先给pox目录解锁,然后在实现所有主机两两互通后，需要重新在lab5中创建拓扑，再执行直接运行SendPoxHardTimeOut完成ODL实验的硬超时功能。总的来说，本次实验难度中等，但是也需要认真细心才能完成。