SDN 实验笔记

初衷

写这篇文章的目的是：之前完全照搬 SDN 指导书上的各个命令。即便事后有整理理论知识，但也不免严重遗忘、变得模糊。
有点像以为使用记忆的方法就能掌握编程那样荒谬。
先从实验入手往往容易造成的这样巨大的问题：得知其然而不知其所以然。
这算是挑战性课程给我们的一个比较大的教训。虽然过去自己在捣腾东西的时候，已经体会到了局部。但是这次挑战性课程的容量以及时间对我们的压力，让我对它有了更深的理解。
尤其是实验室还一直催着我们向前，但是在不断前行的时候，我发现自己的地基没有打好，所以这才匆匆的回头重新打地基。

比如很多环境的配置可能配一遍之后，以后再也记不得当初是怎么配的了。
当然这只是举个例子。因为环境往往只需要搭建，最多只需要把当时配置的过程记录下来，而不需要记入到脑中。也因此这里也不再赘述环境的配置。（其实有些配环境的部分也是有方法技巧的）
但是我们做的这个实验，除了最开始的搭建部分后面的很多地方，其实在未来还会反复的使用。实验指导书给出了一个例子。但是不过脑子地、照抄的话，是没办法实现举一反三，实现真正的学习的。

实验环境

Linux

当初并没有重视 VMWare Tools，也觉得它不太可靠（某人因为它死了进程）。所以就用云把需要的文件全部同步过去、用 Git 把需要的代码也拷过去。这样就能完全在 Linux 环境下进行正常的开发了……
然而 VCode 经常在 Linux 里面崩溃，且在虚拟机中运行也不流畅。
所以最后决定把文件移除到需要的时候再直接复制进去……
也能避免虚拟机的存储空间不足的情况。
// 不过至少这个过程也让我更熟练地使用Linux，包括各种异常的处理。

OVS

这一个实验不需要过分深究，用此明白Mininet的原理即可。所以这里就不再复现。

一般来说，通过 Mininet 启动的交换机都是 OVS.
也就是说，在安装 Mininet 的时候，默认已经把 OVS 这个开源程序安装上了，在用 Mininet 启动网络的时候，OVS 进程也跟着启动了，所以，在本机的命令行下是可以直接调ovs-ofctl和ovs-vsctl等OVS的专属命令的。

不过 OVS 还可以查看流表什么的…… （之后再回来看看……）

minint

由于拓扑的脚本还是放在原来的仓库下面:（自己要熟练地找自己存放的目录）

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cd ~/SDN-dev/Code
sudo mn -c
sudo mn --custom xx.py --topo xxtopo -controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6653

ODL

1	sudo SDN-dev/karaf-0.8.2/bin/karaf

各个部分的关系

OVS 用于模拟真实的交换机；
Mininet 用于搭建虚拟网络拓扑,模拟 SDN 转发设备层。
OpenDayliht 则作为控制器层,对 Mininet 搭建的网络进行拓扑展示和控制管理

最开始通过 mininet 建立网络拓扑，并连接到控制器的 ip 地址上。
然后打开 ODL，以及http://localhost:8181/index.html，(默认用戶名与密码均为admin)即可可视化拓扑。
但是此时显示的一般只是交换机，只有在 mininet 终端中 pingall 之后才会 reload 之后才会显示主机，没有 ping 通的就不会显示。

实验

mininet

Mininet仅为SDN网络的基础设施，明白其简单命令及其具有的功能即可，在需要的时候可以查阅文档等。

常见命令

进入 mininet 的终端之后可以用对应的命令进行拓扑的创建和修改。

进入/退出命令：

user@ubuntu:~$ sudo mn --controller=remote,ip=192.168.15.23,port=6653 // 产生默认拓扑,指向远端控制器
mininet> pingall //连通所有链路
mininet> quit/exit //退出 mininet
user@ubuntu:~$ sudo mn –c//退出 mininet 并清除拓扑

mn如果没有参数（默认创建的拓扑）：

常用命令参数
--controller：可以用于添加控制器。
一般连接远程控制器可以使用--controller=remote,ip=xxx.xx.xx.xx,port=6653。（注意没有空格…）
--custom：后面跟自己编写的拓扑Python脚本的路径。
--topo：可以选择linear、minimal、single、tree等多种模式，模式后面可以加参数，如命令mn --topo single,2就相当于mn.（mn 默认的方式）
--mac：添加此选项可以让主机的MAC地址有规律，即00:00:00:00:00:01依次排列
--link：在Python脚本中有对链路贷款、时延约束的情况下可以添加–link=tc
-c：清理创建的网络拓扑，在结束Mininet后使用命令mn -c清理是一个好习惯

--topo=linear,5 相当于五个交换机串联，每个交换机都挂一个主机。

1	sudo mn --topo=linear,5 --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6653

--topo=tree,5 像二叉树，主机是叶子结点。

1	sudo mn --topo=tree,3 --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6653

…
（其他的以后再玩玩）

下面在 minin 的命令行的图片是以下面的拓扑为例的。

全局命令：

mininet> help   //显示可以使用的命令
mininet> nodes  //查看全部节点
mininet> net    //查看链路信息
mininet> dump   //输出各节点的信息

对单个网络设备的配置：

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mininet> s1 ifconfig        //查看交换机 s1 上的网络信息
mininet> h1 ping -c 3 h2    //用 ping 3 个包的方法来测试 h1 跟 h2 之间连通情况
mininet> xterm h1           //打开主机 h1 的终端（貌似不行

更多命令参数可以参考如下网址自主学习:
https://blog.csdn.net/u014015972/article/details/51133292

用 Python 建立拓扑

以一个基本框架展开。
myTopo.py

#encoding=UTF-8
# a script to create topo
from mininet.topo import Topo

class MyTopo(Topo):
    def __init__(self):
        Topo.__init__(self)
        host1 = self.addHost( 'h1' )   #添加主机
        host2 = self.addHost( 'h2' )
        switch1 = self.addSwitch( 's1' ) #添加交换机
        switch2 = self.addSwitch( 's2' )
        switch3 = self.addSwitch( 's3' )
        self.addLink(host1,switch1,1,1) #添加连接
        self.addLink(switch1,switch2,2,1)
        self.addLink(switch2,switch3,2,1)
        self.addLink(switch3,host2,2,1)

topos = {'mytopo': lambda:MyTopo()}

此脚本生成的是一个字典，字典的键mytopo就是在运行 mininet 的时候输入的参数--topo，这里命名可以自定义。

故在执行这个脚本的时候，mn 后需要的额外添加的参数是：--custom=myTopo.py --topo=mytopo
--custom=后面接脚本的目录(+名称)，--topo加入的就是这个字典的键。

字典的值是上面我们动手创建的 mininet.topo 里的 Topo 类的实例的名称，在创建实例对象的时候自定义。

// 这个lambda没有任何参数迫使我查了一下它的原型：
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lambda [arg1[, arg2, ... argN]]: expression

实例的创建，只需要继承 Topo 类，然后在 __init__()方法中写写内容即可。
内容一般包括：初始化，网络设备的创建，网络设备的互联。

初始化用的是类方法 Topo.__init__(self)
主机和交换机的创建的方法是
self.addHost('hostname'),self.addSwitch('switchname')
连接都使用 self.addLink(equipment1, equipment2)，还有一些可选的参数。

下面是自己写的一个 Python 脚本：

from mininet.topo import Topo

class Tree(Topo):
    def __init__(self):
        Topo.__init__(self)
        host1 = self.addHost("h1")
        host2 = self.addHost("h2")
        host3 = self.addHost("h3")
        host4 = self.addHost("h4")
        switch0 = self.addSwitch("s0")
        switch1 = self.addSwitch("s1")
        switch2 = self.addSwitch("s2")
        self.addLink(switch0, switch1)
        self.addLink(switch0, switch2)
        self.addLink(switch1, host1)
        self.addLink(switch1, host2)
        self.addLink(switch2, host3)
        self.addLink(switch2, host4)

topos = {"tree": lambda: Tree()}

在 ODL 里显示如下：

官方网站：Python mininet
http://mininet.org/api/annotated.html

ODL

Mininet 连接 OpenDaylight控制器的方式就是之前提到的 controller=remote,ip...的方式，
自建复杂的拓扑时，交换机中是没有流表的，使用控制器之后利用其一些组件（Lswitch）其会自动学习与下发流表。
安装的 feature （e.g. Nodes, Topology）有些会体现在网⻚ http://localhost:/index.html （ODL所在的系统）上，其实这像服务器。

通过 Wireshark 抓包获取 ODL 和 mininet 的通信信息

一图解 OF

一些条目的具体信息详见笔记……

这个实验其实很局限，只是通过对 Control 和 OpenFlow 交换机通信抓包，这其实只是 OF 的一个非常小的部分……

实验步骤

实验步骤也很简单……
先打开 Wireshark 监听Lookback接口（因为我的 ODL 和 mininet 都是在虚拟机里的）
然后建立 ODL 和 mininet 的连接，即可抓到包。

但是流量包里面还是有很多东西可以探索：
可窥见最开始它们是通过 TCP 协议三次握手连接的。

前三个 OFPT_HELLO 都是相似的，Transaction ID 是递增的。
使用的是 OF 1.4

接下来是三个 OFPT_HELLO 应该是其中一个发给另一个的，使用的是 OF 1.3

之后进行的是 REQUEST 和 REPLY, 应该在进行各种确认。
同时也发现它们开始统一使用 OF 1.3(这应该是 OFPT_HELLO 的成果)

之后还有各种包(OFPT_PACKET_IN，OFPT_PACKET_OUT)，可惜 OF 这部分理论学习不够，什么时候具体看 OF 协议的时候再回来看看。

初衷