2019 SDN上机第5次作业

1.浏览RYU官网学习RYU控制器的安装和RYU开发入门教程，提交你对于教程代码的理解

- 描述官方教程实现了一个什么样的交换机功能？

实现了让交换机在各端口发送它接收到的数据包的功能

- 控制器设定交换机支持什么版本的OpenFlow？

支持OpenFlow v1.0

- 控制器设定了交换机如何处理数据包？

首先通过以下这个语句设置想要向交换机协商的OpenFlow版本号

OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION] 

给出官方的代码，这一部分是实现将接收到的数据包发送到所有端口的功能。

     
    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER) 
    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)

• packet_in_handler(self, ev) 这个是新方法，属于L2Switch类。当RYU收到OpenFlow packet_in消息的时候触发该方法。

• set_ev_cls是装饰器，这个装饰器告诉RYU调用装饰的函数的时间，装饰器的第一个参数ofp_event.EventOFPPacketIn指示应调用此函数的事件类型，每次Ryu接收到packet_in消息时，都会调用此函数，第二个参数MAIN_DISPATCHER指示开关的状态，这个参数表示仅在协商完成后才调用此函数。

• 在方法的前几句，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。

• 方法的下半部分，actions：是一个列表，用于存放action list，可在其中添加动作，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。
  send_msg()发送一个OpenFlow的数据结构，RYU将这个数据发送到对应的datapath。

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

代码已经补全在其中

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
    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
        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
        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
        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

通过py代码创建以下拓扑

代码如下

from mininet.topo import Topo
from mininet.net import Mininet
from mininet.node import RemoteController,CPULimitedHost
from mininet.link import TCLink
from mininet.util import dumpNodeConnections
class Mytopo(Topo):
    def __init__(self):
        Topo.__init__(self)
	s=[]
        for i in range(1):
            sw = self.addSwitch('s{}'.format(i+1))
            s.append(sw)
        count=1 
        for i in range(2):
            host = self.addHost('h{}'.format(count))
            self.addLink(s[0],host)
            count += 1
topos = {'mytopo': (lambda:Mytopo())}

通过以下语句创建拓扑，运行结果如下图

sudo  mn  --custom  '/home/ubuntu/Desktop/sdn5.py'   --topo mytopo --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10

另外开一个终端，进入ryu文件夹创建selflearning.py文件，将上面自己补全的代码放进去，通过

ryu-manager selflearning.py

连接ryu控制器，如下

4.验证自学习交换机的功能，提交分析过程和验证结果

在连接ryu控制器后执行h1 ping h2,pingall测试联通和sudo ovs-ofctl dump-flows s1查看流表得到下图的结果

而在未连接ruy控制器后执行上述操作得到的结果如下

对比就可得到ryu控制器连接前的网络是不通的，而且通过ovs-ofctl dump-flow命令查看s1所有流表时显示无流表存在，可以推断s2也不存在，而接入ryu控制器之后使用pingall命令的时候可以ping通，且s1存在多个流表
h1 ping h2时，在wireshark抓包分析如下

5.写下你的实验体会

安装ryu控制器花的时间真的是比做这个博客还久，不过所幸我在装控制器的时候也就一波三折，没有像别人那样一路报错。在windows下pip install用的开开心心的我现在又得装pip，装好了还报错真的太难了。不过好在后面的东西比较简单，作业任务做起来还是不难的，就是理解还不够深刻，那个代码会再好好琢磨琢磨的。