2019 SDN第五次上机作业

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作业链接

1.浏览RYU官网学习RYU控制器的安装和RYU开发入门教程，提交对于教程代

码的理解，包括但不限于：

安装RYU控制器并测试

安装教程

安装过程及遇到各种问题解决方案

描述官方教程实现了一个什么样的交换机功能？

官方教程实现了一个交换机功能:将接收到的数据包发送到所有端口的。

控制器设定交换机支持什么版本的OpenFlow?

OpenFlow v1.0

#dp.ofproto和dp.ofproto_parser是代表Ryu和交换机协商的OpenFlow协议的对象
from ryu.ofproto import ofproto_v1_0 OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION] ofp = dp.ofproto ofp_parser = dp.ofproto_parser

控制器设定了交换机如何处理数据包？

• 交换机处理数据包的代码如下所示：

@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)

• 当ryu控制器接收到数据包时，通过set_ev_cls来告知交换机，调用新增函数packet_in_handler来处理数据包。其中第一个参数ofp_event.EventOFPPacketIn指示应调用此函数的事件类型；第二个参数MAIN_DISPATCHER指示开关的状态，使用 MAIN_DISPATCHER作为第二个参数表示仅在协商完成后才调用此函数。

def packet_in_handler(self, ev):
        msg = ev.msg
        dp = msg.datapath
        ofp = dp.ofproto
        ofp_parser = dp.ofproto_parser

        actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(ofp.OFPP_FLOOD)]
        out = ofp_parser.OFPPacketOut(
            datapath=dp, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=msg.in_port,
            actions=actions)
        dp.send_msg(out)

​新方法'packet_in_handler'已添加到L2Switch类。当Ryu收到OpenFlow packet_in消息时，将调用此方法。

packet_in_handler函数：

• ev.msg是表示packet_in数据结构的对象。
• msg.dp是代表数据路径（开关）的对象。
• dp.ofproto和dp.ofproto_parser是代表Ryu和交换机协商的OpenFlow协议的对象。
• OFPActionOutput类与packet_out消息一起使用，以指定要从中发送数据包的交换机端口。该应用程序使用OFPP_FLOOD标志来指示应在所有端口上发送数据包。
• OFPPacketOut类用于构建packet_out消息。
• 如果使用OpenFlow消息类对象调用Datapath类的send_msg方法，则Ryu会生成联机数据格式并将其发送到交换机。

2.根据官方教程和提供的示例代码（SimpleSwitch.py），将具有自学习功能的#

交换机代码（SelfLearning.py）补充完整:

• SimpleSwitch.py代码：

from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_0

from ryu.lib.packet import packet
from ryu.lib.packet import ethernet
from ryu.lib.packet import ether_types
from ryu.lib.packet import ipv4

class SimpleSwitch(app_manager.RyuApp):
    OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION]

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(SimpleSwitch, self).__init__(*args, **kwargs)

    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
    def _packet_in_handler(self, ev):
        msg = ev.msg
        datapath = msg.datapath
        ofproto = datapath.ofproto

        pkt = packet.Packet(msg.data)
        eth = pkt.get_protocol(ethernet.ethernet)

        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_LLDP:
            #ignore lldp packet
            return
        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_IPV6:
            #ignore ipv6 packet
            return

        print ("PACKET_IN:")

        print (eth.ethertype)
        print ("ethernet:")
        print ("eth_src=",eth.src)
        print ("eth_dst=",eth.dst)

        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_IP:
            _ipv4 = pkt.get_protocol(ipv4.ipv4)
            print ("ipv4:")
            print ("ip_src=",_ipv4.src)
            print ("ip_dst=",_ipv4.dst)

        dpid = datapath.id

        out_port = ofproto.OFPP_FLOOD
        actions = [datapath.ofproto_parser.OFPActionOutput(out_port)]

        data = None

        out = datapath.ofproto_parser.OFPPacketOut(datapath=datapath, buffer_id=msg.buffer_id, in_port=msg.in_port,  actions=actions, data=data)
        datapath.send_msg(out)
        print ("PACKET_OUT...")
        print

补充后的具有自学习功能的交换机代码如下（共有四处地方需要补充）：

from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_0

from ryu.lib.mac import haddr_to_bin
from ryu.lib.packet import packet
from ryu.lib.packet import ethernet
from ryu.lib.packet import ether_types

class SimpleSwitch(app_manager.RyuApp):
    # TODO define OpenFlow 1.0 version for the switch
    # add your code here
    OFP_VERSIONS=[ofproto_v1_0.OFP_VERSION]

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(SimpleSwitch, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.mac_to_port = {}

    def add_flow(self, datapath, in_port, dst, src, actions):
        ofproto = datapath.ofproto

        match = datapath.ofproto_parser.OFPMatch(
            in_port=in_port,
            dl_dst=haddr_to_bin(dst), dl_src=haddr_to_bin(src))

        mod = datapath.ofproto_parser.OFPFlowMod(
            datapath=datapath, match=match, cookie=0,
            command=ofproto.OFPFC_ADD, idle_timeout=0, hard_timeout=0,
            priority=ofproto.OFP_DEFAULT_PRIORITY,
            flags=ofproto.OFPFF_SEND_FLOW_REM, actions=actions)
        # TODO send modified message out
        # add your code here
        datapath.send_msg(mod)

    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
    def _packet_in_handler(self, ev):
        msg = ev.msg
        datapath = msg.datapath
        ofproto = datapath.ofproto

        pkt = packet.Packet(msg.data)
        eth = pkt.get_protocol(ethernet.ethernet)

        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_LLDP:
            # ignore lldp packet
            return
        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_IPV6:
            # ignore ipv6 packet
            return       

        dst = eth.dst
        src = eth.src
        dpid = datapath.id
        self.mac_to_port.setdefault(dpid, {})

        self.logger.info("packet in DPID:%s MAC_SRC:%s MAC_DST:%s IN_PORT:%s", dpid, src, dst, msg.in_port)

        # learn a mac address to avoid FLOOD next time.
        self.mac_to_port[dpid][src] = msg.in_port

        if dst in self.mac_to_port[dpid]:
            out_port = self.mac_to_port[dpid][dst]
        else:
            out_port = ofproto.OFPP_FLOOD

        # TODO define the action for output
        # add your code here
        actions=[datapath.ofproto_parser.OFPActionOutput(out_port)]

        # install a flow to avoid packet_in next time
        if out_port != ofproto.OFPP_FLOOD:
            self.logger.info("add flow s:DPID:%s Match:[ MAC_SRC:%s MAC_DST:%s IN_PORT:%s ], Action:[OUT_PUT:%s] ", dpid, src, dst, msg.in_port, out_port)
            self.add_flow(datapath, msg.in_port, dst, src, actions)

        data = None
        if msg.buffer_id == ofproto.OFP_NO_BUFFER:
            data = msg.data

        # TODO define the OpenFlow Packet Out
        # add your code here
        out = datapath.ofproto_parser.OFPPacketOut(datapath=datapath,
                                  buffer_id=msg.buffer_id,
                                  in_port=msg.in_port, actions=actions,
                                  data=data)
        datapath.send_msg(out)
    print ("PACKET_OUT...")

3.在mininet创建一个最简拓扑，并连接RYU控制器:

拓扑结构图如下所示：

• 创建拓扑python脚本：

from mininet.topo import Topo
class MyTopo(Topo):
    def __init__(self):
        Topo.__init__(self)
        h1 = self.addHost('h1')
        h2 = self.addHost('h2')
        s1 = self.addSwitch('s1')
        self.addLink(h1, s1, 1, 1)
        self.addLink(h2, s1, 1, 2)
topos = {'mytopo': (lambda: MyTopo())}

• 使用命令运行python脚本

sudo mn --custom mytopo.py --topo mytopo --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10

• 未连接RYU控制器时查看s1的流表：

sudo ovs-ofctl dump-flows s1

• 连接RYU控制器：

ryu-manager SelfLearning.py

• 验证自学习交换机的功能，提交分析过程和验证结果:

• 再次查看s1流表：

• 在RYU控制器中可以看到目的主机的MAC地址、源主机的MAC地址、输入端口、输出端口等数据：

• 使用wireshark抓包分析如下所示：

心得体会

这次实验安装占了大部分的时间，前前后后至少重装了十几次，Mininet，pip3，ryu，python各个版本之间莫名其妙的冲突，翻遍了全网的安装教程（心态爆炸），最后还找到了老师（旺得福）的安装博客（真是太巧了），最后终于安装成功，学到了好多个命令行的使用，真是太好了太惨了，最后总算摸透了各个路径，安装的配置更新。好在后面的具体操作部分不会很难，中间python文件缩进的问题又卡了很久（自闭了，以为代码不对，原来是缩进问题），后面在了老师发的实例和网上的教程之后和同学的帮助下，最后终于完成了。通过这次实验，我对交换机的自学习功能、ryu控制器的基本原理和使用方法也有了一定的了解。