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，包括但不限于：

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将接收到的数据包发送到所有端口的交换机功能
控制器设定交换机支持什么版本的OpenFlow？
- 控制器设定交换机支持OpenFlow 1.0
控制器设定了交换机如何处理数据包？
- ```
 @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
```
- 当Ryu收到OpenFlow交换机送来的packet_in消息时调用新增方法packet_in_handler，set_ev_cls的第一个参数也声明了
- set_ev_cls的第二个参数MAIN_DISPATCHER意味着当Ryu和交换机握手过程（即hello, features request/reply, Set Config等）完毕，才会调用packet_in_handler
- 之后定义packet_in数据结构对象，数据路径对象datapath，OpenFlow协议和解析过程；定义交换机的动作，如何发送数据包；定义Ryu向交换机发送的packet_out内容，最后发送消息
分析教程中具体的数据操作：
- ev.msg：是表示packet_in数据结构的对象。每一个事件类ev中都有msg成员，是携带触发事件的数据包
- msg.datapath：是代表数据路径（开关）的对象。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
- dp.ofproto和dp.ofproto_parser：是代表Ryu和交换机协商的OpenFlow协议的对象。dp.ofproto成员包含OpenFlow协议的数据结构，如动作类型OFPP_FLOOD。datapath.ofp_parser则是一个按照OpenFlow解析的数据结构
- actions：是一个列表，用于存放action list，可在其中添加动作
- OFPActionOutput与packet_out：他们需要配合使用，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：用于构建packet_out消息
- send_msg()：发送的是一个OpenFlow的数据结构，RYU将把这个数据发送到对应的datapath。通过datapath.id可获得dpid数据

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

补充python程序如下

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

使用python脚本创建拓扑

from mininet.topo import Topo

class MyTopo(Topo):

    def __init__(self):

        # initilaize topology
        Topo.__init__(self)

        # add hosts and switches
        h1 = self.addHost('h1')
        h2 = self.addHost('h2')

        s1 = self.addSwitch('s1')

        # add links
        self.addLink(h1, s1, 1, 1)
        self.addLink(h2, s1, 1, 2)
        
topos = {'mytopo': (lambda: MyTopo())}

使用命令连接控制器

ryu-manager a.py

4.验证自学习交换机的功能，提交分析过程和验证结果

创建一个拓扑后，如果没有ryu控制器连接，pingall命令的时候是不通的，且通过ovs-ofctl dump-flow命令查看s1所有流表时显示无流表存在，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

5.写下你的实验体会

做这系列实验安装软件都是一个煎熬的过程，动不动就出错，不断地重启不断地安装。。。由于Ryu应用程序的编写是使用Python脚本，所以本次实验只要读懂代码就没什么大问题了。