实验1：SDN拓扑实践

一、实验目的

1. 能够使用源码安装Mininet；
2. 能够使用Mininet的可视化工具生成拓扑；
3. 能够使用Mininet的命令行生成特定拓扑；
4. 能够使用Mininet交互界面管理SDN拓扑；
5. 能够使用Python脚本构建SDN拓扑。

二、实验环境

1. 下载虚拟机软件Oracle VisualBox 或 VMware；
2. 在虚拟机中安装Ubuntu 20.04 Desktop amd64；

三、实验要求

(一)基本要求

1. 在Ubuntu系统的home目录下创建一个目录，目录命名为学号。

2. 在创建的目录下，完成Mininet的源码安装。

   Mininet的安装路径

   

3. 使用Mininet可视化工具，生成下图所示的拓扑，并保存拓扑文件名为学号.py。

• 打开Mininet可视化工具

  

• 使用左侧图标直接点击建立拓扑图

  

• 选择Export Level 2 Script

  

• 保存为学号.py

  

• pingall查看连通状况

  

4. 使用Mininet的命令行生成如下拓扑

a) 3台交换机，每个交换机连接1台主机，3台交换机连接成一条线

• 输入建立满足题意的拓扑:

  sudo mn --topo=linear,3,1
  

  

b) 3台主机，每个主机都连接到同1台交换机上

• 输入建立满足题意的拓扑:

  sudo mn --topo=single,3
  

  

5.在4 b)的基础上，在Mininet交互界面上新增1台主机并且连接到交换机上，再测试新拓扑的连通性。

在Mininet交互界面上新增1台主机并且连接到交换机上

• 查看4b)连接状况

  mininet> net
  

  

• 创建主机h4，并且建立主机h4与交换机s1的链接

  mininet> py net.addHost('h4')
  mininet> py net.addLink(s1, h4, 4, 0)
  
  

  

  

• 查看新增后连接状况

  

• 完整过程

  

测试新拓扑的连通性

h1，h2，h3可以互相ping通

h4无法ping通h1，h2，h3

6.编辑（一）中第3步保存的Python脚本，添加如下网络性能限制，生成拓扑：

a) h1的cpu最高不超过50%；

b) h1和s1之间的链路带宽为10，延迟为5ms，最大队列大小为1000，损耗率50。

• 打开之前保存的031902218.py，如下更改：

  

• 运行得出结果

  

(二)进阶要求

编写Python脚本，生成如下数据中心网络拓扑，要求：

• 编写.py拓扑文件，命名为“学号_fattree.py”；
• 必须通过Mininet的custom参数载入上述文件，不得直接使用miniedit.py生成的.py文件；
• 设备名称必须和下图一致；
• 使用Python的循环功能实现，不得在代码中手工直接添加设备和链路。

• 编写Python脚本031902218_fattree.py

  #!/usr/bin/python
  #创建网络拓扑
   
  from mininet.topo import Topo
  from mininet.net import Mininet
  from mininet.node import RemoteController,CPULimitedHost,Controller
  from mininet.link import TCLink
  from mininet.util import dumpNodeConnections
   
  class MyTopo(Topo):
   
      def __init__(self):
   
          # 初始化拓扑
          Topo.__init__(self)
          L1 = 2
          L2 = L1 * 2 
          L3 = L2 * 2
          c = []
          a = []
          e = []
          
          # 添加第一行交换机  
          for i in range(L1):
                  sw = self.addSwitch('s{}'.format(i + 1))
                  c.append(sw)
      
          # 添加第二行交换机
          for i in range(L2):
                  sw = self.addSwitch('s{}'.format(L1 + i + 1))
                  a.append(sw)
      
          # 添加第三行交换机
          for i in range(L3):
                  sw = self.addSwitch('s{}'.format(L1 + L2 + i + 1))
                  e.append(sw)
  
          # 建立第一行交换机和第二行交换机的链接
          for i in range(L1):
                  sw1 = c[i]
                  for sw2 in a[i//2::L1//2]:
                      self.addLink(sw2, sw1)
  
          # 建立第二行交换机和第三行交换机的链接
          for i in range(0, L2, 2):
                  for sw1 in a[i:i+2]:
  	                for sw2 in e[i:i+2]: 
                              self.addLink(sw2, sw1)
   
          # 建立第三行交换机和主机之间的链接
          count = 1
          for sw1 in e:
                  for i in range(2):
                  	host = self.addHost('h{}'.format(count))
                  	self.addLink(sw1, host)
                  	count += 1
  topos = {'mytopo': (lambda: MyTopo())}
  

• 利用custom参数加载py文件建立拓扑

  $ sudo mn --custom 031902218_fattree.py --topo mytopo
  

  

四、个人总结

• 实验难度：适中

• 实验过程遇到的困难：

  1.问题：VMware Tools未被正常安装，无法实现虚拟机和外部宿主机之间要复制粘贴文本和文件

  解决方法：根据官方文档安装VMware Tools（在 Linux 虚拟机中手动安装 VMware Tools）

  2.问题：在安装Mininet过程中，执行 git clone https://github.com/mininet/mininet.git 或者在执行util 子目录下的 install.sh 安装脚本时，出现fatal: unable to access ‘https://github xxxxxxxxx‘的错误

  解决方法：将https改成git

• 个人感想：

  通过这次实验，我学会了使用Mininet构建拓扑、创建并使用虚拟机以及一些Ubuntu的使用技巧。相比只是传统地传授理论知识，本课程通过创新实践的方式，让我们加深了对于所学知识的理解，能够让我们的思考更有深度。 这次实验也让我深刻体会到了可视化工具的好处，利用可视化工具可以无门槛、更加便捷地建立拓扑，效率得到了提高。