SDN-OpenDaylight与Mininet的原理、安装、使用

一、前言

        本文将介绍OpenDaylight与Mininet的原理并介绍他们的安装及简单的使用，本实验的环境为Liunx Ubuntu 16.04，已成功安装OVS，但没有安装Mininet。

二、原理

（一）OpenDaylight

        OpenDaylight是一个软件定义网络（SDN）控制器平台，旨在简化网络管理和编程。它提供了一个可扩展的、开放的、可定制的框架，使用户能够通过统一的接口来管理和编程网络设备，无论这些设备属于哪个供应商或厂商。

        OpenDaylight的工作原理涉及以下几个关键组件和概念：

        1. 控制平面（Controller Plane）：OpenDaylight的核心是控制平面，它负责网络设备的管理和控制。控制平面向网络设备发送操作指令，并从设备收集状态信息。它还负责网络中各个设备之间的通信和协调。

        2. 数据平面（Data Plane）：数据平面是网络设备的实际部分，它负责网络数据的转发。在SDN中，数据平面与控制平面分离，控制平面通过控制器来管理和配置数据平面上的设备。

        3. 协议支持：OpenDaylight支持多种协议与网络设备进行通信，其中包括OpenFlow、NETCONF、SNMP等。这些协议使OpenDaylight能够与不同类型的设备进行交互，并获取设备的状态信息或者发送配置命令。

        4. 插件和应用程序：OpenDaylight基于插件架构，可以通过插件将各种功能集成到控制器中。插件可以提供一些基本功能，如网络拓扑发现、路由计算等，也可以提供更高级的应用程序，如负载均衡、安全策略等。

        5. 网络编程接口：OpenDaylight提供了一组API和编程接口，使用户能够使用自己喜欢的编程语言进行网络编程。这些接口包括RESTful API、Java API等，使用户可以编写自己的应用程序，并与OpenDaylight控制器进行交互。

        总体来说，OpenDaylight的工作原理是通过控制平面来管理和控制网络设备，使用户能够通过统一接口进行网络管理和编程。它提供了灵活的插件体系和编程接口，可以根据用户的需求进行定制和扩展。

（二）Mininet

        Mininet是一个用于构建虚拟网络的工具，旨在支持网络原型设计、测试和教育。它提供了一个轻量级的、可定制的网络仿真环境，可以在单个主机上模拟多个网络设备和主机之间的通信。

        Mininet的工作原理如下：

        1. 虚拟化网络设备：Mininet使用Linux内核的虚拟化技术（如Linux容器或虚拟机）来创建虚拟网络设备。它可以创建虚拟的交换机、路由器和主机，并通过虚拟网络链路连接它们。

        2. 控制网络拓扑：使用Mininet的Python API或命令行接口，在主机上定义要模拟的网络拓扑。可以指定交换机、路由器、主机的数量，以及它们之间的连接方式（如拓扑结构、链路带宽等）。

        3. 虚拟网络运行环境：一旦定义网络拓扑，Mininet会在主机上创建相应数量的虚拟网络设备，并配置它们的网络参数。每个虚拟设备都在Linux内核中运行，并使用不同的命名空间（network namespace）来隔离它们的网络栈。

        4. 网络连接与通信：经过配置的虚拟网络设备可以通过Mininet创建的虚拟链路进行连接。Mininet使用虚拟以太网（veth）设备来模拟网络链路，并将链路连接到对应的虚拟设备上。这样，虚拟设备之间就可以进行网络通信。

        5. 控制与监控：Mininet提供了多种方式来控制和监控虚拟网络。用户可以使用Python API或CLI命令来执行网络设备的配置和管理操作。此外，Mininet还支持网络流量监控和数据包捕获等功能，可以方便地进行网络性能分析和故障排除。

        总体来说，Mininet的原理是通过虚拟化技术在单个主机上创建虚拟网络设备，并建立虚拟链路来连接它们。它提供了简单的接口和工具来定义和管理网络拓扑，以及监控和调试虚拟网络。这使得用户可以方便地进行网络原型设计、测试和教育。

三、实验需求

        ① 安装OpenDaylight

        ② 安装Mininet并创建拓扑

        ③ 使用OpenDayLight可视化Mininet创建的拓扑

四、实验步骤

（一）OpenDaylight的安装及使用

        步骤一：更新源

       步骤二：安装JDK 1.8

        步骤三：配置JDK环境变量

                （1） 命令如下：

               （2） profile中环境配置如下：

                  （3）检查JDK环境：

         注：检查JDK环境应与实验环境相匹配，特别注意java-1.8.0-openjdk环境的具体版本应与镜像版本一致，例如我的镜像版本为amd64，则需要用java-1.8.0-openjdk-amd64；i386镜像版本则需要java-1.8.0-openjdk-i386等；

        步骤四：安装OpenDayLight并启用

        （1）下载OpenDayLight

        （2）解压压缩包

        （3）进入解压后的文件夹并启动ODL

        （4）进入web端OpenDayLight

         注：此时，由于环境中并没有安装mininet，更没有在mininet中创建拓扑，因此需要安装mininet，本次采用直接使用命令的方式安装。

（二）Mininet的安装及使用

        步骤一：安装Mininet并创建拓扑

         （1）下载并安装Mininet

         （2）测试Mininet是否正常

        步骤二：查看ODL的效果

（三）通过mininet执行python脚本创建指定拓扑

        步骤一：确定指定拓扑图及链路需求

        需要创建的拓扑图如下：

        S3-H3链路要求：带宽为10，延迟5ms，最大队列大小为1000k，损耗率为10%，并使能htb算法的流量管理功能

        步骤二：编写Python脚本

       使用vim创建一个名称为姓名全拼（XJY）的python文件，并写入创建要求拓扑所需代码

       步骤三：修改该python文件为可执行文件

       步骤四：执行命令运行脚本，效果如下

五、常见错误及解决方式 

（1）故障一：git命令不存在

        故障原因：该现象一般是由于Ubuntu16.04中并没有安装git指令，因此会报相应错误。

         解决方案：使用apt install git安装gir命令即可

（2）故障二：使用apt相关命令时文件夹被锁定

         故障原因：这种情况通常是由于缓存文件夹被占用导致的

         解决方案：删除文件夹即可，具体指令为：rm -rf +/文件（夹）路径

（3）故障三：当执行命令脚本时可能会出现如下报错：

       故障原因：这是由于ovs中缺少进行虚拟控制器测试的工具导致的，可通过执行如下命令解决：

sudo apt-get install openvswitch-testcontroller  

sudo ln /usr/bin/ovs-testcontroller /usr/bin/controller