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P1265 公路修建 最小生成樹

一、實驗目的
在實驗 2 的基礎上進一步熟悉 Mininet 自定義拓撲指令碼,以及與損耗率相關的設
定;初步瞭解 Mininet 安裝時自帶的 POX 控制器指令碼編寫,測試路徑損耗率。

二、實驗任務

h0 向 h1 傳送資料包,由於在 Mininet 指令碼中設定了連線損耗率,在傳輸過程中
會丟失一些包,本次實驗的目的是展示如何通過控制器計算路徑損耗速率(h0
s0-s1-h1)。這裡假設控制器預先知道網路拓撲。控制器將向 s0 和 s1 傳送
flow_stats_request,當控制器接收到來自 s0 的 response 時,將特定流的資料包
數儲存在 input_pkts 中,當控制器接收到來自 s1 的 response 時,將接收到特定

流的資料包數儲存在 output_pkts 中,差值就是丟失的資料包數量。
基於上述拓撲,編寫 Mininet 指令碼,設定特定的交換機間的路徑損耗速率,然後
編寫 POX 控制器指令碼,實現對路徑的損耗率的測量。

三、實驗步驟
1. 實驗環境
安裝了 Ubuntu 18.04.5 Desktop amd64 的虛擬機器
2. 實驗過程
SDNLAB 實驗參考資料:https://www.sdnlab.com/15100.html
(1)新建並編輯 pox 指令碼 flowstat.py:
在 pox 安裝目錄下(Mininet 完整安裝包含了 pox)執行以下命令執行 pox 指令碼
$ ./pox.py flowstat

現在一起看下 flowstat.py 的關鍵程式碼:
第 7 行開始,讓 h0 ping h1,監測 s0 和 s1 之間的鏈路。 ⚫ 如果匹配到乙太網型別的包頭(0x0800),並且資料包的目的 IP 地址是
192.168.123.2(對照後面 Mininet 的指令碼發現是 h1), 並且連線到控制器的數
據平面裝置 id 是 s0(h0 ping h1,鏈路 s0-s1 上資料包是從 s0 流向 s1,s0 為
源,s1 為目的地), 執行 input_pkts = f.packet_count,把資料包數量存入
input_pkts; ⚫ 同理,如果連線到控制器的資料平面裝置 id 是 s1,執行 output_pkts =

f.packet_count,把資料包數量存入 output_pkts。 ⚫ 最後求 input_pkts 和 output_pkts 的差值。一般情況下差值為正,說明鏈路上
資料包有損耗。

def _handle_flowstats_received (event): 
   #stats = flow_stats_to_list(event.stats) 
   #log.debug("FlowStatsReceived from %s: %s", dpidToStr(event.connection.dpid), stats) 
   global src_dpid, dst_dpid, input_pkts, output_pkts 
   #print "src_dpid=", dpidToStr(src_dpid), "dst_dpid=", dpidToStr(dst_dpid) 
   for f in event.stats: 
     if f.match.dl_type==0x0800 and f.match.nw_dst==IPAddr("192.168.123.2") and f.match.nw_tos==0x64 
and event.connection.dpid==src_dpid:  
       #print "input: ", f.byte_count, f.packet_count 
       input_pkts = f.packet_count 
     if f.match.dl_type==0x0800 and f.match.nw_dst==IPAddr("192.168.123.2") and f.match.nw_tos==0x64 
and event.connection.dpid==dst_dpid: 
       #print "output: ", f.byte_count, f.packet_count   
       output_pkts = f.packet_count 
       if input_pkts !=0: 
         print getTheTime(), "Path Loss Rate =", (input_pkts-output_pkts)*1.0/input_pkts*100, "%" 

(2)編輯 Mininet 指令碼 mymininet3.py
參照拓撲圖,新建並編輯 Mininet 指令碼 mymininet3.py,控制器因為安裝在本機,
所以需修改參考資料程式碼中的控制器地址為 127.0.0.1:6633。

switch.cmd( 'ovs-vsctl set-controller dp0 tcp:127.0.0.1:6633' ) switch1.cmd( 'ovs-vsctl set-controller dp1 tcp:127.0.0.1:6633' ) 

設定 s0 和 s1 之間鏈路的丟包率為 0

 info( "*** Creating links\n" )     linkopts0=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)     linkopts1=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)     link0=TCLink( h0, switch, **linkopts0)     link1 = TCLink( switch, switch1, **linkopts1)          link2 = TCLink( h1, switch1, **linkopts0) 

再執行命令執行 Mininet 指令碼 mymininet3.py
$ sudo python mymininet3.py

Ping 預設是每 1 秒鐘測一次,ping 的結果會顯示一個丟包率,這裡的丟包率是根
據 ping 不通的次數佔總次數的百分比計算得到的。上圖中由於一共 ping 了 20
次,每次都能通,所以丟包率是 0。

info( "*** Creating links\n" ) linkopts0=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0) linkopts1=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0) link0=TCLink( h0, switch, **linkopts0) link1 = TCLink( switch, switch1, **linkopts1) link2 = TCLink( h1, switch1, **linkopts0)
觀察 pox 側的實時狀態更新
平均丟包率為 0,結果符合 Mininet 指令碼中設定的損耗率,也有可能出現負值,
可以認為沒有丟包。

如果修改程式碼中 s0 和 s1 之間鏈路的丟包率為 10。

 info( "*** Creating links\n" )     linkopts0=dict(bw=100, delay='1ms', loss=0)     linkopts1=dict(bw=100, delay='1ms', loss=10)     link0=TCLink( h0, switch, **linkopts0)     link1 = TCLink( switch, switch1, **linkopts1)          link2 = TCLink( h1, switch1, **linkopts0) 

重新執行 Mininet 指令碼 mymininet3.py,20 秒時間的 ping 過程中有 icmp_seq 為
2/4/14/16/19/20 共 6 次 ping 不通,所以丟包率計算為 30%。

POX 端重新測試,會發現出現丟包現象,但是實際測量出的丟包率會有浮動,鏈
路的效能總體受到了限制。

四、實驗心得

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