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？

让交换机将接收到的数据包发送到所有端口的功能。

控制器设定交换机支持什么版本的OpenFlow？

OpenFlow 1.0

控制器设定了交换机如何处理数据包？

当Ryu接收到消息中的OpenFlow数据包时调用packet_in_handler。set-ev-cls用来告诉Ryu什么时候调用packet_in_handler，它的第一个参数指示应该调用此函数的事件类型，第二个参数指示开关的状态。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。

   @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)

dp.ofproto和dp.ofproto_parser 廑解析器是表示Ryu和switch协商的OpenFlow协议的对象。
ev.msg是表示packet_in数据结构的对象。
msg.dp是代表数据路径的对象。
OFPActionOutput类与数据包输出消息一起使用，以指定要从中发送数据包的交换机端口。此应用程序使用OFPP_FLOOD标志来指示应在所有端口上发送数据包。
OFPPacketOut类用于生成包输出消息。
如果使用OpenFlow消息类对象调用Datapath类的send_msg方法，Ryu将生成在线数据格式并将其发送到交换机。
dp.ofproto和dp.ofproto_parser是代表Ryu和交换机协商的OpenFlow协议的对象。

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

代码如下

    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

代码如下

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())}

测试连通性pingall

4.验证自学习交换机的功能，提交分析过程和验证结果

连接ryu控制器：
cd ryu
ryu-manager SelfLearning.py
测试pingall并查看下发流表

5.写下你的实验体会

了解了ryu的初步安装使用，和了解到ryu的大致功能Ryu是一套基于组件的软件定义网络的框架。

Ryu提供了一套软件组件和高效的API，使网络开发者在开发网络管理控制应用时更加方便快捷。Ryu支持各种南向接口来控制网络设备，如OpenFlow，Netconf，OF-config等。Ryu支持OpenFlow 1.0，1.2，1.3，1.4版本和Nicira扩展。

Ryu所有源代码都是开源的，遵循 Apache 2.0 license。Ryu完全有Python编写。了解了sdn，openflow，和控制器的关系：
SDN包含openflow，而openflow又包含controller，而controller又可以以不同的工具来实现。努力学习，天天向上。