实验5：开源控制器实践——POX
一、实验目的
- 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，初步掌握POX控制器的使用方法；
- 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。
- 流程图
- 运行结果
（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。
from pox.core import core
import pox.openflow.libopenflow_01 as of
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)
- ovs-ofctl查看交换机流表项
2. 基于进阶1的代码，完成ODL实验的硬超时功能。
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 = 2
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=2))
msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=3))
event.connection.send(msg)
msg = of.ofp_flow_mod()
msg.priority = 2
msg.match.in_port = 2
msg.hard_timeout = 10
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 = 2
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=1))
msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))
event.connection.send(msg)
def launch():
core.registerNew(SendPoxHardTimeOut)
· 硬超时
· ovs-ofctl查看交换机流表项
四、个人总结
- 本次实验难度偏难，但是基础部分跟着老师的文档一步一步还是能够完成，最难的部分在于进阶部分，特别是进阶2部分。
- 实验中，我发现一直无法创建拓扑，仔细查看后发现，我先开启了POX，所以无法创建拓扑。关闭POX后，创建拓扑成功。
- 在验证Hub模块时，
h1 ping h2后无法在"Node:h2"和"Node:h3"看到内容，询问同学后发现没有在h2主机终端中输入tcpdump -nn -i h2-eth0,以及在h3主机终端中输入tcpdump -nn -i h3-eth0。 - 之后在进阶2部分我发现，除了可以使用代码控制连接断开再连接，也可以在代码中设置优先级，实现硬超时功能。
- 在实验过程中，我发现hub模块利用的是泛洪(Flood)机制，将数据包进行广播转发，因此h2和h3都能接收到h1发送给h2的数据包；而l2_learning模块利用的是一种自学习机制，在交换机完成学习后，h3就不再能收到h1发向h2的数据包了。在这个过程中我也逐渐学习到了POX控制器的工作原理和使用方法，我认为使用模块的过程就相当于下发一个流表，让交换机工作。
在这次实验中，我学习了POX的Hub和L2_learning模块的功能，还有SendFlowInSingle3与SendPoxHardTimeOut，自己编写代码实现发送流表规则使得所有主机两两互通，以及实现硬超时，这些操作加深了我对pox的了解。另外，我还对比了集线器和交换机传输帧的区别，切实地感受到交换机自学习算法能够有效地减少广播风暴。对于POX控制器的原理，仍然有许多知识值得我去了解学习。
