SDN第六次上机作业

基础任务

ryu安装：

tcpdump验证：

Ryu L2Switch与POX的 Hub模块的区别：

L2 Switch模块和POX的hub无太大区别，都是使用OFPP_FLOOD标记让数据包向所有端口发送，本质是集线器

进阶任务

代码注释

from ryu.base import app_manager
from ryu.controller import ofp_event
from ryu.controller.handler import CONFIG_DISPATCHER, MAIN_DISPATCHER
from ryu.controller.handler import set_ev_cls
from ryu.ofproto import ofproto_v1_3
from ryu.lib.packet import packet
from ryu.lib.packet import ethernet
from ryu.lib.packet import ether_types
# 继承ryu.base.app_manager.RyuApp
class SimpleSwitch13(app_manager.RyuApp):
    OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_3.OFP_VERSION]  # 指定OpenFlow 1.3版本
 
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(SimpleSwitch13, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.mac_to_port = {}  # 定义MAC地址列表
	# set_ev_cls指定事件类别得以接受消息和交换机状态作为参数
	# 其中事件类别名称为ryu.controller.ofp_event.EventOFP+<OpenFlow消息名称>
	# 例如：在 Packet-In 消息的状态下的事件名称为EventOFPPacketIn
	# 对于交换机的状态来说，可指定以下中的一项
	# ryu.controller.handler.HANDSHAKE_DISPATCHER 交换 HELLO 消息
	# ryu.controller.handler.CONFIG_DISPATCHER	  接收SwitchFeatures消息
	# ryu.controller.handler.MAIN_DISPATCHER	  一般状态
	# ryu.controller.handler.DEAD_DISPATCHER	  连线中断
    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPSwitchFeatures, CONFIG_DISPATCHER)
    def switch_features_handler(self, ev):
    	# ev.msg 是用来存储对应事件的 OpenFlow 消息类别实体
    	# msg.datapath是用来存储OpenFlow交换机的 ryu.controller.controller.Datapath 类别所对应的实体
        datapath = ev.msg.datapath  
        ofproto = datapath.ofproto  # ofproto表示使用的OpenFlow版本所对应的ryu.ofproto.ofproto_v1_3
        parser = datapath.ofproto_parser  # 和ofproto一样，有对应版本ryu.ofproto.ofproto_v1_3_parser
        
		# 下发table-miss流表项，让交换机对于不会处理的数据包通过packet-in消息上交给Ryu控制器！！！
        # 匹配数据包
        # 若数据包没有 match 任何一个普通 Flow Entry 时，则触发 Packet-In
        match = parser.OFPMatch()  
        # 通过预留端口ofproto.OFPP_CONTROLLER，将packet-in消息发送给controller，并通过ofproto.OFPCML_NO_BUFFE指明Racket-in消息的原因是table miss
        actions = [parser.OFPActionOutput(ofproto.OFPP_CONTROLLER,
                                          ofproto.OFPCML_NO_BUFFER)]
        # 执行 add_flow() 方法以发送 Flow Mod 消息
        self.add_flow(datapath, 0, match, actions)
 
    def add_flow(self, datapath, priority, match, actions, buffer_id=None):
    	# 新增流表项
        ofproto = datapath.ofproto
        parser = datapath.ofproto_parser
		# Apply Actions 是用来设定那些必须立即执行的 action 所使用
        inst = [parser.OFPInstructionActions(ofproto.OFPIT_APPLY_ACTIONS,
                                             actions)]
        # 通过 Flow Mod 消息将 Flow Entry 新增到 Flow table 中
        if buffer_id:
            mod = parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, buffer_id=buffer_id,
                                    priority=priority, match=match,
                                    instructions=inst)
        else:
            mod = parser.OFPFlowMod(datapath=datapath, priority=priority,
                                    match=match, instructions=inst)
        datapath.send_msg(mod)
 
    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
    def _packet_in_handler(self, ev):
        # If you hit this you might want to increase
        # the "miss_send_length" of your switch
        if ev.msg.msg_len < ev.msg.total_len:
            self.logger.debug("packet truncated: only %s of %s bytes",
                              ev.msg.msg_len, ev.msg.total_len)
        # 为了接收处理未知目的地的数据包，需要执行Packet-In 事件管理
        msg = ev.msg  # 每一个事件类ev中都有msg成员，用于携带触发事件的数据包
        datapath = msg.datapath  # 已经格式化的msg其实就是一个packet_in报文，msg.datapath直接可以获得packet_in报文的datapath结构
        # datapath用于描述一个交换网桥，也是和控制器通信的实体单元。
        # datapath.send_msg()函数用于发送数据到指定datapath。
        # 通过datapath.id可获得dpid数据。
        ofproto = datapath.ofproto  # datapath.ofproto对象是一个OpenFlow协议数据结构的对象，成员包含OpenFlow协议的数据结构，如动作类型OFPP_FLOOD
        parser = datapath.ofproto_parser  # datapath.ofp_parser则是一个按照OpenFlow解析的数据结构。
		# 更新Mac地址表
        in_port = msg.match['in_port']
 
        pkt = packet.Packet(msg.data)
        eth = pkt.get_protocols(ethernet.ethernet)[0]
 
        if eth.ethertype == ether_types.ETH_TYPE_LLDP:
            # ignore lldp packet
            return
        dst = eth.dst
        src = eth.src
 
        dpid = datapath.id
        self.mac_to_port.setdefault(dpid, {})
 
        self.logger.info("packet in %s %s %s %s", dpid, src, dst, in_port)
        # learn a mac address to avoid FLOOD next time.
        self.mac_to_port[dpid][src] = in_port
		# 判断转发的数据包的连接端口
		# 目的 MAC 位址若存在于 MAC 地址表，则判断该连接端口号码为输出。
		# 反之若不存在于 MAC 地址表则 OUTPUT action 类别的实体并生成 flooding（ OFPP_FLOOD ）给目的连接端口使用。
        if dst in self.mac_to_port[dpid]:
            out_port = self.mac_to_port[dpid][dst]
        else:
            out_port = ofproto.OFPP_FLOOD
 
        actions = [parser.OFPActionOutput(out_port)]
        # install a flow to avoid packet_in next time
        if out_port != ofproto.OFPP_FLOOD:
            match = parser.OFPMatch(in_port=in_port, eth_dst=dst, eth_src=src)
            # verify if we have a valid buffer_id, if yes avoid to send both
            # flow_mod & packet_out
            if msg.buffer_id != ofproto.OFP_NO_BUFFER:
                self.add_flow(datapath, 1, match, actions, msg.buffer_id)
                return
            else:
                self.add_flow(datapath, 1, match, actions)
		# 在 MAC 地址表中找寻目的 MAC 地址，若是有找到则发送 Packet-Out 讯息，并且转送数据包。
        data = None
        if msg.buffer_id == ofproto.OFP_NO_BUFFER:
            data = msg.data
 
        out = parser.OFPPacketOut(datapath=datapath, buffer_id=msg.buffer_id,
                                  in_port=in_port, actions=actions, data=data)
        datapath.send_msg(out)

问答

（a）代码当中的mac_to_port的作用是什么？

答：学习mac地址，保存mac地址到交换机端口的映射，就不使用洪泛转发

（b）simple_switch和simple_switch_13在dpid的输出上有何不同？

答：simple_switch对id长度没有限制，simple_switch_13用zfill()指定长度16

（c）相比simple_switch，simple_switch_13增加的switch_feature_handler实现了什么功能？

答：安装无目标的流表条目

（d）simple_switch_13是如何实现流规则下发的？

答：收到包后进行学习，如果mac地址存在则进行转发，不存在就使用洪泛转发

（e）switch_features_handler和_packet_in_handler两个事件在发送流规则的优先级上有何不同？

答：switch_features_handler在数据包中没有match后会触发Packet-In，之后才到_packet_in_handler处理，优先级应该是switch_features_handler更高

个人总结

本次实验主要是学习ryu的应用
基础部分推荐：
https://www.cnblogs.com/healeRSwag/p/15375549.html
tcpdump验证的操作和Pox实验的一样。 但是ryu的L2Switch不会下发流表，在ryu的网页界面上只能看到一台交换机。
进阶没啥好说的，依旧是我无法理解的难度，参照了多位已经提交作业的同学
进阶部分推荐/推荐大家看一看的神仙作业：
https://www.cnblogs.com/Moonlightcode/p/15399128.html