SDN控制器之POX篇

1. 安裝POX

POX基於Python2.7的環境運行，官方版本的POX可以運行在Windows、Mac OS、以及Linux操作系統中。POX源碼已在github發佈，可將POX的源碼下載到本地機器進行安裝使用。

在Linux系統下可以直接使用git 將pox源碼下載下來，如：

$git clone http://github.com/noxrepo/pox

或在 https://github.com/pkpk8/pox 下載

2.配置POX(可選)

（1）修改監聽端口

POX的監聽端口默認是6633，修改監聽端口的方式有以下兩種：

1）臨時修改方法

每次啓動POX時指定監聽端口，如指定的端口爲6636，則在命令行後添加：

openflow.of_01 –port=6636

2）修改控制器的默認端口方法

修改/pox/openflow/of_01.py文件，如指定的端口爲6636，則將文件中所有的port=6633改爲port=6636。

（2）配置Web界面端口

1）獲取POXDesk

cd pox/ext
git clone https://github.com/MurphyMc/poxdesk

2）獲取qooxdoo

下載qooxdoo代碼壓縮包，然後把解壓後文件夾名字改成qx

cd poxdesk
wget http://downloads.sourceforge.net/qooxdoo/qooxdoo-2.0.2-sdk.zip
unzip qooxdoo-2.0.2-sdk.zip
mv qooxdoo-2.0.2-sdk qx

3）初始化poxdesk
進入poxdesk目錄，執行命令./generate.py

cd poxdesk
./generate.py

4）啓動POX

cd ../../..
./pox.py samples.pretty_log web messenger messenger.log_service messenger.ajax_transport openflow.of_service poxdesk

Samples.pretty.log是一個組件，可以讓pox開啓的時候有字體有顏色，不添加也可以，但是界面比較難看。

這種啓動pox-ui的方式只能啓動監聽並且開啓ui視圖，但是無法給switch下發消息（poxdesk的web中的terminal是打算用其他虛擬of-switch的工具來控制下發規則，但是我們是真實的of-switch）
完整的使用方式如下：

./pox.py samples.pretty_log web messenger messenger.log_service 
messenger.ajax_transport openflow.of_service poxdesk openflow.discovery poxdesk.tinytopo py

poxdesk.tinytopo可以自動識別topo。上面命令的結尾添加py就可以出現熟悉的pox>命令模式，這時可以在web上看到下聯的of-switch.

5）訪問Web
用瀏覽器訪問localhost:8000/poxdesk，默認端口8000
點擊網頁左下角的圖標pox,可以打開許多小框。

3.POX加mininet測試

把環境都安裝好了之後，分別在terminal下輸入命令啓動pox和poxdesk（啓動命令以上的github的guide中都有），然後啓動mininet（sudo mn），最後在瀏覽器中打開http://127.0.0.1:8000/poxdesk/source/ ，在瀏覽器左下角的POX按鈕處選擇topo viewer，然後在mininet動態配置拓撲，即可以在topo viewer中看到可視化的拓撲。

mininet安裝步驟：

# git clone git://github.com/mininet/mininet
# cd mininet
# cat INSTALL
# ./util/install.sh -nfv //只安裝openflow交換機、ovs；若參數爲-a，將pox等一併安裝
# mn --version  //查看版本

#卸載命令
sudo rm -rf /usr/local/bin/mn  /usr/local/bin/mnexec /usr/local/lib/python*/*/*mininet* /usr/local/bin/ovs-* /usr/local/sbin/ovs-*
sudo apt-get remove mininet

（1）簡單測試：

啓動POX時，需要運行pox.py 或debug-pox.py。前者是在一般的情況下運行POX，後者主要用於調試POX控制器，因此如果要在POX中做開發，通常會選用debug-pox.py來啓動POX。POS啓動命令中的可選參數主要包括verbose、no-cli、no-openflow，具體描述信息及其他參數可以藉助命令./pox.py –help查看。

啓動pox：

cd pox
./pox.py openflow.of_01 forwarding.l2_learning
或
./pox.py samples.pretty_log web messenger messenger.log_service messenger.ajax_transport openflow.of_service poxdesk  poxdesk.terminal  poxdesk.tinytopo openflow.discovery forwarding.l2_learning py

pox.py是程序的入口，需要openflow.of_01庫解釋後面的參數，forwarding.l2_learning爲POX提供的組件。POX默認開啓6633端口監聽。

poxdesk.tinytopo可以自動識別topo，poxdesk.terminal可以使用linux terminal（在web上操作terminal）。上面命令的結尾添加py就可以出現熟悉的pox>命令模式，這時可以在web上看到下聯的of-switch.

若出現端口占用問題：

netstat -anp|grep 6633
kill 3204(進程號)

開啓mininet執行：

mn --controller=remote,ip=192.168.0.105 --topo=tree,2,2
mininet> dpctl dump-flows                   
mininet>pingall
mininet> dpctl dump-flows             //觸發flow entry下發flow entry

（2）流表測試

1,啓動pox：

python pox.py openflow.of_01 --address=192.168.0.105 --port=6633 py

2，啓動mininet:
若使用virtualbox啓動，ifconfig得到其ip爲192.168.0.106
開啓新終端登入mininet，密碼mininet：

ssh -X mininet@192.168.0.106      

sudo mn --controller=remote,ip=192.168.0.105  //設置控制器
mininet> dpctl dump-flows                   
mininet>pingall                  //無匹配流表，無法ping通
mininet> dump
<Host h1: h1-eth0:10.0.0.1 pid=1980> 
<Host h2: h2-eth0:10.0.0.2 pid=1984> 
<OVSSwitch s1: lo:127.0.0.1,s1-eth1:None,s1-eth2:None pid=1989> 
<RemoteController{'ip': '192.168.0.105'} c0: 192.168.0.105:6633 pid=1974>

3，添加流表：

POX> from pox.lib.addresses import IPAddr
POX> from pox.lib.addresses import EthAddr
POX> import pox.openflow.libopenflow_01 as of           //導出核心模塊，並命名爲of
POX> core.openflow.connections.keys()           //獲取連接控制端的openflow switch的key
[1]
POX>msg=of.ofp_flow_mod()               //編輯消息
POX>msg.priority=3
POX>msg.match.in_port=1
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=2))
POX>core.openflow.connections[1].send(msg)
POX> msg.match.in_port=2
POX> msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=1))
POX> core.openflow.connections[1].send(msg)

4,mininet端：

mininet> dpctl dump-flows   //顯示已添加流表
mininet> pingall           //可以ping通

4.POX控制器下發openflow流表指南

啓用pox控制器並同openflow交換機連接後，就可以使用pox控制器下發流表項了，這裏先介紹一下下發流表項中各個匹配項和動作的命令。

匹配字段

編輯消息，消息類型爲flowmod
命令：POX> msg=of.ofp_flow_mod（command=0）
參數：command：0爲ADD（添加流），1爲MODIFY，2爲MODIFY_STRICT（嚴格匹配掩碼和優先級修改流規則），3爲DELETE（刪除所有流規則），4爲DELETE_STRICT（嚴格匹配掩碼和優先級刪除流規則）
缺省情況下，即不標明參數command，如：msg=of.ofp_flow_mod（），command=0，添加流表項。
設置規則的優先級
命令：POX> msg.priority=x
X爲優先級數值，範圍爲1-65535
匹配入端口
命令：POX> msg.match.in_port=y
指定規則匹配的入端口值，y爲交換機上端口對應的index值。
匹配源mac
命令：POX> msg.match.dl_src=EthAddr(“”)
匹配目的mac
命令：POX> msg.match.dl_dst=EthAddr(“ ”)
匹配以太類型
命令：POX> msg.match.dl_type=x
指定規則匹配ip類型報文
匹配vlan id
命令：POX> msg.match.dl_vlan=x
說明：dl_vlan必須爲openflow交換機上存在的vlan
匹配vlan優先級
命令：POX> msg.match.dl_vlan_pcp=x
說明：dl_vlan_pcp必須在0-7之內。
匹配源ip地址
命令：POX> msg.match.nw_src=“A.B.C.D/X”
說明：下發匹配源ip地址時，必須指定匹配的以太類型，如：
POX> msg.match.dl_type=0x800
POX> msg.match.nw_src=“192.168.2.133/24”
匹配目的ip地址
命令：POX> msg.match.nw_dst=“A.B.C.D/X”
說明：下發匹配目的ip地址時，必須指定匹配的以太類型，如：
POX> msg.match.dl_type=0x800
POX> msg.match.nw_dst=“192.168.2.133/24”
匹配協議類型
命令：POX> msg.match.nw_proto=x
說明：必須指定匹配的以太網類型,再匹配ip協議類型，如：
POX> msg.match.dl_type=0x800
POX> msg.match.nw_proto=6
匹配tos
命令：POX> msg.match.nw_tos=x
說明：必須指定匹配的以太網類型,再匹配tos值，如：
POX> msg.match.dl_type=0x800
POX> msg.match.nw_tos=64
匹配tcp源端口
命令：POX> msg.match.tp_src=X
說明：必須指定匹配的以太網類型,再匹配ip協議類型，最後匹配tcp port，如：
POX> msg.match.dl_type=0x800
POX> msg.match.nw_proto=6
POX> msg.match.tp_src=179
匹配tcp目的端口
命令：POX> msg.match.tp_dst=X
說明：必須指定匹配的以太網類型,再匹配ip協議類型，最後匹配tcp port，如：
POX> msg.match.dl_type=0x800
POX> msg.match.nw_proto=6
POX> msg.match.tp_dst=179
在idle時間內，如果沒有報文觸發此動作，該條規則將刪除
命令：POX> msg.idle_timeout=X
說明：X爲時間值，單位爲秒。缺省時爲0，表示不老化刪除。
在到達hard時間時，無論如何，該條規則將刪除
命令：POX> msg.hard_timeout=X
說明：X爲時間值，單位爲秒。缺省時爲0，表示不老化刪除。
修改動作
若規則無動作則默認爲丟棄；規則中沒有顯示的設置出端口的需要在相應動作之後添加出端口。
指定出端口動作
命令：POX> msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=X))
說明：port號是openflow vlan內的端口。
其中，port值可以爲特殊參數值，IN_PORT = 0xfff8：從入端口將報文發出。FLOOD= 0xfffb：除了入端口和stp不允許的端口的所有端口。ALL = 0xfffc：除了入端口的其餘端口。CONTROLLER = 0xfffd：發送給控制器。NONE = 0xffff：和物理端口無關
轉發指定的端口和隊列
命令：POX> msg.actions.append(of.ofp_action_enqueue(port=x,queue_id=y))
改變目的mac爲指定mac
命令：POX> msg.actions.append(of.ofp_action_dl_addr.set_dst(“”))
說明：mac地址形式爲ff:ff:ff:ff:ff:ff
改變源mac爲指定mac
命令：POX> msg.actions.append(of.ofp_action_dl_addr.set_src(“”))
設定tos值
命令：POX> msg.actions.append(of.ofp_action_nw_tos(nw_tos=x))
設定vlan值
命令：POX> msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_vid(vlan_vid=x))
設定vlan cos值
命令：POX> msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_pcp(vlan_pcp=x))
說明：設置cos值時必須先設置vlan id，如：
POX> msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_vid(vlan_vid=3))
POX> msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_pcp(vlan_pcp=4))

POX使用實例

1. 下發匹配入端口，動作爲出端口的流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod()
POX>msg.priority=3
POX>msg.match.in_port=193
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=194))
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

說明：[13136560386L]爲在POX和openflow交換機連接上時，使用命令POX>core.openflow.connections.keys（）獲取的交換機的key，每次下發流表項或者刪除，修改流表項，這個key都是相同的。

2. 下發匹配目的MAC地址，動作爲出端口的流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod()
POX>msg.priority=3
POX>msg.match.dl_src=EthAddr("ff:ff:ff:ff:ff:ff")
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=194))
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

3. 下發匹配以太網類型，動作爲出端口和隊列的流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod()
POX>msg.priority=5
POX>msg.match.dl_type=0x800
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_enqueue(queue_id=5,port=194))
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

4. 下發匹配源mac地址，動作爲設置vlan 並指定出端口的流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod()
POX>msg.priority=5
POX>msg.match.dl_src=EthAddr(“00:03:0f:01:12:43”)
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_vid(vlan_vid=3))
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=194))
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

5. 下發匹配入端口，動作爲設置vlan、cos，並指定出端口的流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod()
POX>msg.priority=5
POX>msg.match.in_port=193
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_vid(vlan_vid=4))
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_pcp(vlan_pcp=5))
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=194))
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

6. 刪除流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod(command=3)
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

說明：此命令是刪除所有的流表項

7. 刪除特定的流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod(command=4)
POX>msg.wildcards= 4194302
POX>msg.priority=5
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

說明：刪除特定的流表項就是將command值爲4，並且精確匹配需要刪除的流表項的匹配字段和動作。

8. 修改流表項
命令：

POX>msg=of.ofp_flow_mod(command=2)
POX>msg.priority=5
POX>msg.match.in_port=193
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_vid(vlan_vid=4))
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_vlan_pcp(vlan_pcp=5))
POX>msg.actions.append(of.ofp_action_output(port=194))
POX>core.openflow.connections[13136560386L].send(msg)

說明：修改流表項，即修改這條流表的動作。

5.POX組件介紹

按照組件的功能進行分類：

L2層地址學習、洪泛
forwarding.hub
forwarding.l2_learning
forwarding.l2_pairs
forwarding.l2_multi
forwarding.l2_nx

L3層地址學習
forwarding.l3_learning

構建拓撲
openflow.discovery
openflow.spanning_tree
forwarding.topo_proactive

openflow 連接相關
openflow.of_01
misc.full_payload
openflow.keepalive

pox內部服務
py
web.webcore
messenger
openflow.debug

pox網絡服務應用
proto.arp_responder
proto.pong
proto.dns_spy
proto.dhcp_client
proto.dhcpd
misc.nat
misc.ip_loadbalancer

pox功能擴展
info.packet_dump
misc.of_tutorial
misc.mac_blocker
misc.gephi_topo
openflow.webservice

組件說明：

py
POX的交互式Python解釋執行組件，用於DEBUG和交互式實驗。默認執行，除非添加命令 –no-cli。其他組件可以向該解釋器添加函數和值。

forwarding.hub
該組件每個交換機添加洪泛通配符規則，將所有交換機等效於ethernet集線器

forwarding.l2_learning
該組件使opennflow交換機實現 L2鏈路層上的地址學習（類似網橋）。但當該組件學習地址學習時，向流表下發的規則會盡可能的準確，而不僅僅是L2層的地址。例如不同的TCP連接將產生不同的表項。

forwarding.l2_pairs
類似於 forwarding.l2_learning，l2_pairs讓交換機進行地址學習，但該組件是儘可能的簡化規則學習，所有安裝的表項時只使用L2層信息（如Mac地址）。

forwarding.l3_learning
該組件並不是一個完整的Router，該組件是可POX的packet library（代碼）的一個實現樣例，可以構造ARP請求和回覆。l3_learning關心IP從哪來，但並不關心IP的填充域，如子網等。

forwarding.l2_multi
L2層地址學習，但該層的學習不是單個交換機的獨立學習，而是通過 openflow.discovery交換機之間交換拓撲信息，學習整個網絡的拓撲結構。只要網絡中有一個交換機學習到一個新的Mac地址及其位置，所有的交換機就都能學會。

forwarding.l2_nx
Open vSwitch的quick-and-dirty組件，需要使用Openvswitch的Nicira擴展安裝。

forwarding.topo_proactive
基於重要拓撲的IP地址安裝規則。通過DHCP進行地址分配。所有的主機都必須用指定的IP地址，絕大部分規則都是主動安裝（？）。該組件被添加至聚合規則複用分支中，路由編碼基於l2_multi組件。該組件依賴openflow.discovery以及openflow.spanning_tree組件（有待確認）。

openflow.spanning_tree
該組件使用discovery組件來創建網絡拓撲的視圖，構造一棵生成樹，然後使不在生成樹中的交換機端口的洪泛功能失效，使得網絡中不存在洪泛迴路。需要注意的是該組件同生成樹協議沒有很大關係，只是有相似的目的。兩個選項：

–no-flood，只要交換機連接上了就使該交換機的所有端口洪泛失效，對於某些端口，稍後將使能。
–hold-down，防止洪泛控制在一個完整的發現迴路完成前被改變

因此該組件最安全的的使用方法是
openflow.spanning_tree –no-flood –hold-down .
openflow.webservice

Openflow的一個簡單 JSON-RPC-ish web service交互式接口，由of_service信息服務派生而來，依賴於webcore組件。可以使用HTTP POST方式發送JSON進行訪問。

目前支持的方法有：
method
get_flow_stats，獲取流表的表項
get_switch_desc，獲取指定交換機詳細信息
get_switches，獲取交換機列表和基本信息
set_table , 設置指定交換機的流表

web.webcore
在Pox進程中啓動一個web服務，其他組件可以通過它提供靜態或動態內容。

messenger
該組件通過雙向JSON消息爲POX在進程間提供了一個交互接口。該組件本質上是API，通過TCP Socket和HTTP進行通信。具體的功能通過Services實現。messenger.log_service允許遠程操作log（讀log信息，配置log等）。openflow.of_service 允許一下Openflow的操作（如顯示交換機列表，設置流表表項等）。./tools/pox-log.py是一個獨立的Python應用，可以通過TCP同log服務進行交互。

openflow.of_01
該組件同openflow 1.0協議版本的交換機進行通訊，默認啓動。

openflow.discovery
該組件在交換機之間使用特製的LLDP報文來發現整個網絡的拓撲結構。當鏈路生效或者失效時，該組件都會產生一個事件（Raise Events）。

openflow.debug
加載該組件將導致POX創建pcap追蹤（進行抓包），包括openflow報文，可導入wireshark進行分析。該工具並不能完全代替wireshark或tcpdump，不過有一個比較好的特性是每一個openflow報文都一個完整的幀中。

openflow.keepalive
該組件令POX向已經連接的交換機週期性的發送echo請求。但這會解決兩個問題：

第一，有些交換機（包括推薦交換機）會認爲空閒連接意味着同控制器連接丟失，將會在一段silence時間後斷開連接。

第二，如果網絡與交換機斷開，控制器將不會立即獲得一個FIN或RST，所以將會很難確定一個交換機失效。通過週期行發送echo請求，並分析交換機的響應，即可解決該問題。

proto.pong
該組件是一個簡單的檢測ICMP echo請求和應答的樣例組件

proto.arp_responder
該組件爲一個ARP應用，可以學習和代理ARP請求，也可以通過查詢靜態的表項來回復ARP請求。該組件提供了一個控制檯交互界面來查詢和修改arp表。

info.packet_dump
該組件將packet_in信息保存至log中，有點類似於在交換機中運行tcpdump

proto.dns_spy
檢測DNS應答並存儲應答結果，其他組件可以通過DNSSpy檢測這些信息。

proto.dhcp_client
DHCP客戶端，在同其他組件進行聯合時有用

proto.dhcpd
簡單的DHCP服務器端，服務器本身的默認地址爲192.168.0.254，下發的地址域爲192.168.0.1~192.168.0.253，同時宣稱自身爲網關和DNS服務器。

misc.of_tutorial
配合openflow tutorial使用的組件，類似於簡單的hub，但可以修改成L2 learning的交換機

misc.full_payload
默認情況下，當一個數據包在交換機流表中沒有命中時，交換機只向控制器發送數據包的前128bytes，使用該組件可以將每一個交換機配置成發送整個數據包

misc.mac_blocker
具有Tkinter-based界面，可以阻塞Mac地址

misc.nat
實現網絡地址轉換的組件（木有詳細介紹）

misc.ip_loadbalancer
由carp branch（不理解是啥）啓用的TCP負載均衡器

misc.gephi_topo
檢測拓撲結構，並將其導入到gephi中進行分析

SDN控制器之POX篇

1. 安裝POX

2.配置POX(可選)

3.POX加mininet測試

mininet安裝步驟：

（1）簡單測試：

（2）流表測試

4.POX控制器下發openflow流表指南

匹配字段

POX使用實例

5.POX組件介紹

python gdal 安裝使用（Windows， python 3.6.8）

SDN控制器之POX篇

學習正則表達式

網易2018校招編程題交錯01串(C++)

Java多線程7：死鎖

在ubuntu下修改Mysql字符集的方法

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結