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：

（1）描述官方教程实现了一个什么样的交换机功能？

添加一些功能使交换机能够将接收到的数据包转发到所有端口

（2）控制器设定交换机支持什么版本的OpenFlow？

OpenFlow v1.0

（3）控制器设定了交换机如何处理数据包？

处理方式：

• 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
  相关解释：

• set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)装饰器告诉Ryu何时应调用装饰的函数

• 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

• 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。

• 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

（1）补充完整

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：

（1）描述官方教程实现了一个什么样的交换机功能？

添加一些功能使交换机能够将接收到的数据包转发到所有端口

（2）控制器设定交换机支持什么版本的OpenFlow？

OpenFlow v1.0

（3）控制器设定了交换机如何处理数据包？

处理方式：

• 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
  相关解释：

• set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)装饰器告诉Ryu何时应调用装饰的函数

• 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

• 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。

• 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

（1）补充完整代码如下

  #coding=utf-8
  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
  class L2Switch(app_manager.RyuApp):

  OFP_VERSIONS = [ofproto_v1_0.OFP_VERSION]  #定下使用的OpenFlow版本

  def __init__(self, *args, **kwargs):
    super(L2Switch, self).__init__(*args, **kwargs)
    self.mac_to_port = {}

  def add_flow(self, datapath, in_port, dst, actions):
    ofproto = datapath.ofproto

    match = datapath.ofproto_parser.OFPMatch(
        in_port = in_port, dl_dst = haddr_to_bin(dst))

    mod = datapath.ofproto_parser.OFPFlowMod(
        datapath = datapath, match = match, cookie = 0,
        command = ofproto.OFPFC_ADD, idle_timeout = 10,hard_timeout = 30,
        priority = ofproto.OFP_DEFAULT_PRIORITY,
        flags =ofproto.OFPFF_SEND_FLOW_REM, actions = actions)

    datapath.send_msg(mod)

  @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER) #展示交换机状态，通知何时调用函数
  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)

    dst = eth.dst
    src = eth.src

    dpid = datapath.id    #获取dpid
    self.mac_to_port.setdefault(dpid, {}) #设置交换机的mac地址表

    self.logger.info("packet in %s %s %s %s", dpid, src, dst , msg.in_port)  #显示dpid,映射host的mac地址与交换机那块对应的端口号
    
    self.mac_to_port[dpid][src] = msg.in_port  #判断目的mac地址是否存在于mac位址表中，若不存在，进行洪泛

    out_port = ofproto.OFPP_FLOOD #将输出端口指定为洪泛

    if dst in self.mac_to_port[dpid]:  #如果已经获取目的mac地址，查询输出用端口
        out_port = self.mac_to_port[dpid][dst]

    ofp_parser = datapath.ofproto_parser

    actions = [ofp_parser.OFPActionOutput(out_port)]

    if out_port != ofproto.OFPP_FLOOD:  #下发流表
        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) #显示datapath id，目标的MAC地址，源的MAC地址，进入端口，输出端口等信息
        self.add_flow(datapath, msg.in_port, dst, actions)
    packet_out = ofp_parser.OFPPacketOut(datapath = datapath, buffer_id = msg.buffer_id,in_port = msg.in_port, actions = actions)  #发送packet_out消息以处理数据包
    datapath.send_msg(packet_out)
    @set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPortStatus, MAIN_DISPATCHER) #这里则是展示端口状态
    def _port_status_handler(self, ev):
    msg = ev.msg
    reason = msg.reason
    port_no = msg.desc.port_no

    ofproto = msg.datapath.ofproto

    if reason == ofproto.OFPPR_ADD:
        self.logger.info("port added %s", port_no)
    elif reason == ofproto.OFPPR_DELETE:
        self.logger.info("port deleted %s", port_no)
    elif reason == ofproto.OFPPR_MODIFY:
        self.logger.info("port modified %s", port_no)
    else:
        self.logger.info("Illeagal port state %s %s", port_no, reason)

（2）执行该文件，在终端输入:

ryu-manager sdn5.py

3.在mininet创建一个最简拓扑，并连接RYU控制器

（1）关于c0和Preference的设置:

（2）在run之后连接RYU控制器:

4.验证自学习交换机的功能，提交分析过程和验证结果

（1）重新执行文件：

ryu-manager sdn5.py

（2）输入以下命令，创建拓扑：

sudo mn --controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6633

（3）输入如下命令，查看流表，此时交换机s1上并无流表：

sudo ovs-ofctl dump-flows s1

（4）连接到RYU外部控制器后测试连通性，输入如下命令，测试主机之间的连通性：

h1 ping h2

（5）再次使用sudo ovs-ofctl dump-flows s1查看流表：

5.写下你的实验体会

通过这次实验，我了解到Ryu是一款开源SDN控制器，是由Python 语言实现的。我们可以用Python语言在其上实现自己的应用。而且Ryu目前支持所有版本的Openflow协议。在实验中我们甚至可以通过Ryu验证自学习交换机的功能。我还了解到Ryu是基于组件的软件定义的网络框架。