软件定义网络实验记录③--Mininet 实验——测量路径的损耗率

一、实验目的
在实验 2 的基础上进一步熟悉 Mininet 自定义拓扑脚本，以及与损耗率相关的设定；
初步了解 Mininet 安装时自带的 POX 控制器脚本编写，测试路径损耗率。
二、实验任务

h0 向 h1 发送数据包，由于在 Mininet 脚本中设置了连接损耗率，在传输过程中会丢失
一些包，本次实验的目的是展示如何通过控制器计算路径损耗速率（h0-s0-s1-h1）。这里
假设控制器预先知道网络拓扑。控制器将向 s0 和 s1 发送flow_stats_request，当控制
器接收到来自 s0 的 response 时，将特定流的数据包数保存在 input_pkts 中，当控制
器接收到来自 s1 的 response 时，将接收到特定流的数据包数保存在 output_pkts 中，
差值就是丢失的数据包数量。基于上述拓扑，编写 Mininet 脚本，设置特定的交换机间的
路径损耗速率，然后编写 POX 控制器脚本，实现对路径的损耗率的测量。
三、实验步骤

1. 实验环境
   安装了 Ubuntu 18.04.5 Desktop amd64 的虚拟机
2. 实验过程
   SDNLAB 实验参考资料：https://www.sdnlab.com/15100.html
   （1）新建并编辑 pox 脚本 flowstat.py：
   在 pox 安装目录下（Mininet 完整安装包含了 pox）执行以下命令运行 pox 脚本
   $ ./pox.py flowstat
   
   现在一起看下 flowstat.py 的关键代码：
   第 7 行开始，让 h0 ping h1，监测 s0 和 s1 之间的链路。
   ⚫ 如果匹配到以太网类型的包头（0x0800），并且数据包的目的 IP 地址是
   192.168.123.2（对照后面 Mininet 的脚本发现是 h1），并且连接到控制器的数
   据平面设备 id 是 s0（h0 ping h1，链路 s0-s1 上数据包是从 s0 流向 s1，s0 为
   源，s1 为目的地），执行 input_pkts = f.packet_count，把数据包数量存入
   input_pkts；
   ⚫ 同理，如果连接到控制器的数据平面设备 id 是 s1，执行 output_pkts =
   f.packet_count，把数据包数量存入 output_pkts。
   ⚫ 最后求 input_pkts 和 output_pkts 的差值。一般情况下差值为正，说明链路上
   数据包有损耗。
   
   （2）编辑 Mininet 脚本 mymininet3.py
   参照拓扑图，新建并编辑 Mininet 脚本 mymininet3.py，控制器因为安装在本机，
   所以需修改参考资料代码中的控制器地址为 127.0.0.1:6633。
   
   设置 s0 和 s1 之间链路的丢包率为 0
   
   再执行命令运行 Mininet 脚本 mymininet3.py
   $ sudo python mymininet3.py
   
   Ping 默认是每 1 秒钟测一次，ping 的结果会显示一个丢包率，这里的丢包率是根
   据 ping 不通的次数占总次数的百分比计算得到的。上图中由于一共 ping 了 20
   次，每次都能通，所以丢包率是 0。
   观察 pox 侧的实时状态更新
   平均丢包率为 0，结果符合 Mininet 脚本中设置的损耗率，也有可能出现负值，
   可以认为没有丢包。
   
   如果修改代码中 s0 和 s1 之间链路的丢包率为 10。
   
   重新运行 Mininet 脚本 mymininet3.py，20 秒时间的 ping 过程中有 icmp_seq 为
   8/10/18/20 共 4 次 ping 不通，所以丢包率计算为 20%。
   
   POX 端重新测试，会发现出现丢包现象，但是实际测量出的丢包率会有浮动，链
   路的性能总体受到了限制。