2019 SDN上机第5次作业

实验内容

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：

成功安装截图

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 v1.0版本。

控制器设定了交换机如何处理数据包？

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

class L2Switch(app_manager.RyuApp):
    OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION]

    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(L2Switch, self).__init__(*args, **kwargs)

    @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)

新方法'packet_in_handler'已添加到L2Switch类。当Ryu收到OpenFlow packet_in消息时，将调用此方法。诀窍是“ set_ev_cls”装饰器。该装饰器告诉Ryu何时应调用装饰的函数。
装饰器的第一个参数指示应调用此函数的事件类型，每次Ryu收到packet_in消息时，都会调用此函数。
第二个参数指示开关的状态。在Ryu与交换机之间的协商完成之前忽略packet_in消息。使用“ MAIN_DISPATCHER”作为第二个参数表示仅在协商完成后才调用此函数。
“ packet_in_handler”函数的前半部分：
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。
“ packet_in_handler”函数的后半部分：
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。

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。

下面的代码已经补全。

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
    # add your code here
    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
        # add your code here
        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
        # add your code here
        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
        # add your code here
        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脚本创建拓扑如下：

在终端运行python脚本

sudo mn --custom sdn2.py --topo mytopo --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633 --switch ovsk,protocols=OpenFlow10

再开一个终端，终端打开ryu文件夹，输入以下命令，连接ryu控制器，打开已经补全的selflearning.py

ryu-manager selflearning.py

4.验证自学习交换机的功能，提交分析过程和验证结果

输入h1 ping h2，测试主机之间的连通性:

查看s1流表

wireshark抓包来看看

5.写下你的实验体会

整个实验过程总体来说还是比较顺利的，在安装RYU控制器时，也没有像其他同学那样报错啥的，自己在安装的过程也就卡了一会儿，然后重启，再次安装就已经解决了安装。这次实验的难点就在于python代码比较难理解，自己在实验的过程中，也参考了很多同学和网络上的代码，自己再慢慢理解吧。