ccna 4 sedinta 08 - laborator sdn (mininet) 08 - sdn/2018_01_18_ccna 4 - sedinta08...infoacademy...

InfoAcademy Cisco Networking Academy

www.infoacademy.net

Studentul poate utiliza prezentul material si informatiile continute in el exclusiv in scopul asimilarii cunostintelor pe care le include, fara a afecta dreptul de proprietate intelectuala detinut de InfoAcademy.

1

CCNA 4 – SEDINTA 08 - LABORATOR SDN (Mininet)

Scopul acestui laborator este de a prezenta un posibil emulator pentru SDN (Software Defined

Network), denumit Mininet. In cadrul retelelor definite prin software (SDN), se utilizeaza un

model de retea centralizat fata de modelul distribuit, inca utilizat in prezent.

Modelul de retea centralizat presupune decuplarea planului de control de planul de date. Planul

de date ramane din punct de vedere conceptual , plasat pe echipamentul fizic , dar planul de

control va fi reprezentat de un “Controller” central care este conectat la echipamente prin

intermediul “Southbound Interface” si “Northbound Interface”. Orice “Controller”

functioneaza pe baza standardului OpenFlow, dezvoltat de ONF (Open Networking

Foundation) si poate fi implementat in diverse limbaje de programare (C++, Python, Java,…)

Emulatorul Mininet are integrat un controller standard numit OVS (Open vSwitch) care

emuleaza comportamentul unui Switch standard (fara capabilitati de rutare). Acesta este scris in

limbajul de programare Python.

De asemenea in Mininet mai exista integrata si o topologie simpla formata dintr-un Switch care

interconecteaza doua host-uri. Switch-ul are planul de control mentinut in “Controller” deci

pentru orice functionalitate noua pe care dorim sa o aducem , trebuie sa modificam codul

Python al controllerului OVS.

Initial dorim sa instalam emulatorul Mininet pe distributia de linux “Ubuntu”. In aceasta

distributie , ne putem folosi de pachetele precompilate utilizand utilitarul de instalare “apt-get”:

Astfel intram in “Terminal” iar intr-o prima etapa , ne logam ca root pentru a avea drepturi

depline :


www.infoacademy.net


2

Logarea ca root se face in distributia Ubuntu cu comanda: “sudo su”:

cisco@ubuntu:/# sudo su

Comanda :

root@ubuntu:/home/cisco# cd /

schimba directorul curent cu radacina sistemului de operare , notata cu slash “/”;

Din acest mod , trebuie sa actualizam lista pachetelor precompilate, folosind comanda:

root@ubuntu:/# apt-get update

Este posibil sa avem mult mai multe pachete noi daca instalam de la zero o distributie Ubuntu.

Apoi facem upgrade la pachetele deja instalate:

root@ubuntu:/# apt-get upgrade


www.infoacademy.net


3

Pentru a fi de acord cu upgrade-ul pachetelor trebuie sa raspundem cu Y (Yes) si apoi sa apasam

Enter:

Dupa instalarea update-urilor, vom instala emulatorul de retea Mininet:

root@ubuntu:/# apt-get install mininet

Va trebui din nou sa fim de acord cu instalarea , alegand Y:

De asemenea pe langa Mininet , Ubuntu va instala si pachete suplimentare de care Mininet are

nevoie pentru instalare, acestea se numesc dependinte. In cazul nostru acestea sunt:

cgroup-bin, cgroup-lite, cgroup-tools, iperf, libcgroup1…


www.infoacademy.net


4

Dupa instalare , putem lansa in executie emulatorul Mininet si odata cu el se va incarca si

topologia de test , configurata automat odata cu instalarea .Aceasta este de fapt o retea LAN cu

doua host-uri, interconectate de un Switch. Acest Switch nu are inteligenta proprie, ii lipseste

planul de control. In schimb Switch-ul este conectat la un Controller care ii impune toate

regulile de decizie (Learning, Flooding, Forwarding), inclusiv tabela CAM.


www.infoacademy.net


5

Asadar lansam in executie emulatorul Mininet prin comanda

root@ubuntu:/# mn

Output-ul comenzii are urmatoarele semnficatii:

Mininet cauta controllerul standard setat de user, daca nu exista il va folosi pe cel

implicit: OVS.

Mininet creaza reteaua: adauga controllerul, cele doua host-uri, switch-ul, legaturile

dintre Switch si cele doua host-uri :

o Legatura dintre h1 si Switch (h1, s1)

o Legatura dintre h2 si Switch (h2, s1)

Mininet configureaza host-urile cu adrese IP, MAC.

Mininet lanseaza Controllerul , Switch-ul , linia de comanda.

Reteaua astfel creata este :


www.infoacademy.net


6

Primul test pe care il putem face este un ping general folosind toate combinatiile de

echipamente.

mininet> pingall

In acest caz combinatiile de echipamente sunt doua : de la h1 la h2 si de la h2 la h1.

Procentul de pachete 0% dropped inseamna ca la toate echo request-uri s-au primit echo reply-

uri.

Momentan iesim din emulator cu comanda exit, Mininet va opri procesele fiecarui element din

retea:

mininet> exit

Timpul de 143.475 secunde reprezinta timpul cat a fost executat emulatorul Mininet.

Pentru a lista toate optiunile pe care Mininet le poate avea putem da comanda (vezi pagina

urmaroare):

root@ubuntu:/# mn -h

Aceste optiuni sunt in general folosite cand dorim sa executam actiuni fara a intra in emulatorul

mininet (cu comanda “mn”), adica direct din linia de comanda linux.


www.infoacademy.net


7

din toate acestea vom folosi in acest laborator optiunea “topo” prin care putem genera

(dinamic) topologii diferite decat cea initiala , dar fara a modifica nimic din codul python al

topologiei din locatia:

/usr/share/doc/mininet/examples/emptynet.py

Putem folosi editorul de text “nano” din Ubuntu pentru a vizualiza continutul fisierului

emptynet.py: root@ubuntu:/# nano /usr/share/doc/mininet/examples/emptynet.py


www.infoacademy.net


8

Dupa executarea comenzii, obtinem output-ul:

Explicam la modul basic, codul python din acest fisier:

Initial importam setari din diverse fisiere deja scrise (mininet.net, mininet.node, mininet.cli,

mininet.log), apoi definim o functie denumita emptynet(), fara argumente.

Python este un limbaj de programare orientat de obiecte. Ain acest tip de limbaje se lucreaza cu

clase si obiecte. In orice limbaj de programare exista definite cateva tipuri de date standard:


www.infoacademy.net


9

integer (numar intreg), float (numar cu virgula), char (character), string (sir de caractere) si

altele. Clasele sunt tipuri de date create de programator intrucat acestea nu se regasesc deja in

acel limbaj. Clasele se pot instantia, altfel zis putem crea obiecte cu aceleasi caracteristici

definite in clasa dar obiectele pot avea denumiri diferite. Cand cream obiecte ale clasei de fapt

cream clone ale clasei , iar clonele au denumiri diferite.

In acest cod , cream un obiect cu numele “net” de tipul clasei Mininet , importata initial din

fisierul mininet.net. La crearea obiectului , clasa , fiind si ea o functie , primeste ca argument

denumirea controllerului folosit.

Functia info() este de asemenea importata din fisierul mininet.log, si ajuta la afisarea unor

mesaje de informare.

Regula de baza in programarea orientata pe obiecte, este ca un obiect acceseaza o metoda a

clasei . Metodele sunt functii definite in interiorul clasei si ne ajuta sa protejam atributele

acesteia de modificari neautorizate.

In codul nostru:

Obiectul net acceseaza metoda addController definita in clasa Controller importata din

fisierul mininet.node => se plaseaza in topologie un controller OVS

Obiectul net acceseaza metoda addHost (net.addHost) cu primul argument h1 (numele

host-ului) si al doilea argument 10.0.0.1 (adresa IP a host-ului h1) =>se plaseaza hostul in

topologie

Obiectul net acceseaza metoda addHost (net.addHost) cu primul argument h2 (numele

host-ului) si al doilea argument 10.0.0.2 (adresa IP a host-ului h2) =>se plaseaza hostul in

topologie

Obiectul net acceseaza metoda addSwitch (net.Switch) cu un singur argument s3 (numele

switch-ului)=> se plaseaza Switch-ul s3 in topologie.

Obiectul net acceseaza metoda addLink (net.addLink) cu doua argumente h1, s3 (cele

doua capete ale legaturii =>se conecteaza hostul h1 la switch-ul s3

Obiectul net acceseaza metoda addLink (net.addLink) cu doua argumente h2, s3 (cele

doua capete ale legaturii =>se conecteaza hostul h2 la switch-ul s3

Obiectul net acceseaza metoda start =>se initializeaza reteaua

Functia CLI (linia de comanda) apeleaza obiectul net => se porneste linia de comanda

pentru reteaua formata.

Obiectul net acceseaza metoda stop (atunci cand in linia de comanda scriem comanda

“exit”)

Ne intoarcem la topologie si intram din nou in topologia standard pentru a o studia in detaliu:

root@ubuntu:/# mn -h


www.infoacademy.net


10

Putem lista nodurile din reteaua de test (noduri = elementele din retea mai putin controllerul

care este vazul ca facand parte din Switch – este de fapt planul de control al Switch-ului): mininet> nodes

Output-ul comenzii va fi listarea celor 3 elemente din retea: switch-ul si cele doua host-uri:

Dorim sa aflam in continuare , legaturile dintre noduri:

mininet> net

Explicam aceste legaturi:

Interfata eth0 a hostului h1 este conectata cu interfata eth1 a Switch-ului s1

Interfata eth0 a hostului h2 este conectata cu interfata eth2 a Switch-ului s1

Putem lista si informatii detaliate despre noduri , inclusiv IP-ul fiecarui nod si procesul asociat

din linux. Folosim comanda :

mininet> dump

Confirmam ca h1 are IP 10.0.0.1 iar h2 are IP 10.0.0.2

Switch-ul este controlat de OVSBridge si are un IP de Loopback 127.0.0.1

Fiind Switch , pe interfetele fizice, eth1 si eth2, nu are adrese IP ci doar adrese MAC.

Daca dorim sa detaliem configuratia unui nod , putem folosi comanda ifconfig cu parametrul –a

, cu precizarea inaintea comenzii a nodului pentru care dorim informatiile

Comanda ifconfig este general valabila in Linux pentru vizualizarea oricarei interfete (inclusive


www.infoacademy.net


11

interfetele fizice ale PC-ului).

Pentru hostul h1:

mininet> h1 ifconfig -a

Identificam aici adresa MAC , adresa IPv4, adresa de broadcast si Masca IPv4 (/8).

De asemenea h1 detine si adresa IPv6 de tip link-local.

Un parametru din headerul IPv4 este Maximum Transmission Unit (MTU) setat la valoarea

standard de 1500 bytes.

Pentru hostul h2:


www.infoacademy.net


12

Iar pentru Switch:

Pentru a vizualiza tabela ARP folosim comanda: mininet> s1 arp


www.infoacademy.net


13

Dar si tabela de rutare pe hostul h1,h2, si Switch-ul s1:

mininet> h1 route

Testam apoi un ping intre h1 si h2 si apoi intre h2 si h1:

mininet> h1 ping –c 5 h2

Comanda de rulare a ping-ului precizeaza sursa(h1) , numarul de echo request-ului (5) si

destinatia (h2).


www.infoacademy.net


14

Mininet are posibilitatea de a crea un server web (ce asculta pe portul standard 80) pe unul din

host-uri si accesarea fisierelor pe celalalt host in format html:

Comanda de creare server web va fi:

mininet> h1 python –m SimpleHTTPServer 80 &

iar comanda de accesare a fisierelor folosind utilitarul wget din Linux:

mininet> h2 wget – O – h1

Fisierele de pe h1 sunt listate pe h2 utilizand tag-uri HTML.


www.infoacademy.net


15

Din nou iesim cu comanda exit din Mininet si dorim in continuare crearea unor topologii

parametrizate din afara liniei de comanda

Exemplul 1 : Cream o topologie cu un singur Switch si 3 Host-uri :

root@ubuntu:/# mn –-test pingall –-topo single,3

In aceasta comanda am folosit optiunea “topo” pentru a particulariza topologia dar si comanda

“test” cu argumentul “pingall” pentru a verifica conectivitatea cu toate combinatiile de host-uri.

Testarea cuprinde de fapt 6 echo request-uri , cate doua pentru cele trei combinatii posibile:

h1 catre h2 si h3

h2 catre h1 si h3

h3 catre h1 si h2


www.infoacademy.net


16

Exemplul 2: O retea de 4 Switch-uri interconectate linear, sic ate un host conectat la fiecare

Switch: root@ubuntu:/# mn –-test pingall –-topo linear,4

In aceasta topologie exista 3 legaturi intre Switch-uri: (s2, s1) (s3,s2) (s4,s3) si cate o legatura

intre host si Switch-ul corespunzator (h1,s1) (h2,s2) (h3,s3) (h4,s4). Deci in total 7 legaturi.

Se testeaza 12 echo request-uri care cuprind toate combinatiile de host-uri:

h1 catre h2 , h3 , h4





www.infoacademy.net


17

Dorim acum sa folosim topologia standard cu 2 host-uri si un Switch dar sa impunem parametri

diferiti la intreaga topologie:

tc: control trafic (activarea facilitatii de control manual al traficului)

bw= 10 (bandwidth de 10 Mbps pe fiecare link)

delay=10 ( delay de 10 milisecunde pe fiecare link)

root@ubuntu:/# mn –-link tc,bw=10,delay=10ms

Aceasta comanda ne aduce tot in linia de comanda Mininet dar parametrii retelei sunt cei

impusi de noi;

Cu ajutorul comenzii “iperf” putem testa bandwidth-ul intre h1 si h2

mininet> iperf

Apoi , pentru a vedea timpul de raspuns dintre host-uri (influentat de delay-ul impus) , folosim

din nou comanda ping :

mininet> h1 ping –c 10 h2


www.infoacademy.net


18

Rezultatele acestor teste cu parametri modificati:

Bandwidth-ul masurat a fost intre 9.05 Mbps si 11.3 Mbps (in jurul valorii de 10 Mbps)

Delay-ul cumulat=RTT (Round Trip Time) h1 – Switch – h2 a fost minim de 42.141 ms,

mediu de 42.696 ms iar cel maxim de 43.474 ms.

o Aceste valori includ delay-ul de la h1 la Switch insumat cu timpul de procesare

(decizie) al Switch-ului dar si delay-ul de la Switch la h2.

ccna 4 sedinta 08 - laborator sdn (mininet) 08 - sdn/2018_01_18_ccna 4 - sedinta08...infoacademy...

Documents