SDN实验(一)
高职院校SDN网络架构实验室技术的探讨
文｜李小孟一、SDN网络架构实验室技术的背景作为当前网络领域最热门和最具有发展前途的技术之一、国外针对SDN（Software Defining Network）的研究进行的如火如荼，其中每学期各大学都开设了SDN的相关课程和教学并且在coursera慕课平台开设公开课，国内各高校也将SDN作为下一代网络技术的重点方向进行研究。
（一）SDN可扩展性研究主要是解决单点控制器失效的问题，提升单一控制器性能。
分布式控制器带来同步和热备份问题的探索。
（二）SDN规模部署与跨域通信解决从传统网络向SDN网络的转换，通过增量部署的方式，大规模部署SDN时需要充分考虑网络可靠性、节点失效和流量工程等问题。
此外大规模的S D N还存在的跨域通信问题，如果不同域属于不同的利益实体，SDN将无法获取到准确对方域内的全部网络信息，从而导致SDN域内路由无法达到全局最优。
（三）传统网络和SDN网络共存问题研究随着S D N的持续发展，传统网络将与S D N长期共存。
为了使SDN设备与传统网络设备兼容，节约成本，大多数设备生产商选择在传统的网络设备中嵌入SDN相关协议，这样造成传统网络设备更加臃肿，采用协议抽象技术，可确保各种协议安全，稳定的运行在一个模块内，从而减轻设备负担，成为兼容性研究进展的趋势之一。
（四）SDN在数据中心的应用研究SDN具有集中式控制、全网信息获取和网络功能虚拟化等特性，利用这些特性可以解决数据中心出现的各种问题，比如消除数据传输冗余、虚拟化功能达到数据流可靠和灵活的平衡。
SDN在数据中心提升性能和绿色节能等将会扮演重要的角色。
（五）SDN网络安全研究传统的网络设备是封闭的，然而开放接口的引入会产生新一轮的网络攻击，造成SDN的脆弱性。
由控制器向交换机发送蠕虫病毒、通过交换机向控制器发送DDOS 攻击、非法用户恶意占用整个SDN传输带宽等，都会导致SDN全方位瘫痪。
安全的认证机制和框架、安全策略的制定，将成为SDN安全发展的重要保障。
sdnlab实验手册
sdnlab实验手册SDN（软件定义网络）是近年来互联网领域的一项重要技术发展，它通过将网络的控制平面和数据平面分离，从而实现对网络的灵活性和可编程性的提升。
SDN技术可以使得网络更加易于管理，提高网络的安全性和性能，推动技术创新的发展。
SDNLab（SDN实验室）是用于研究和开发SDN技术的实验平台，通过使用SDNLab，研究人员和工程师可以对SDN技术进行实验和调试，验证其设计和算法，并进行实际的网络应用测试。
SDNLab提供了一系列的实验手册，指导用户进行SDN相关的实验操作和实验分析。
首先，SDNLab的实验手册通常会介绍SDN的基本概念和原理，以帮助用户全面了解SDN技术的特点和优势。
接下来，手册会介绍SDNLab的实验环境搭建过程，包括软件的安装和配置，硬件设备的连接和调试等。
在此基础上，实验手册会逐步引导用户进行实验操作，如构建虚拟网络拓扑、配置网络流表规则、实现网络服务等。
同时，手册还会提供实验技巧和注意事项，帮助用户顺利完成实验。
实验手册通常会涵盖常见的SDN实验场景和应用案例。
例如，用户可以学习使用SDN技术为网络提供动态负载均衡的解决方案，或者学习如何利用SDN技术实现网络流量的监测与分析。
通过这些实验，用户可以深入了解SDN技术在网络性能优化、安全防护、故障隔离等方面的应用。
此外，实验手册还会介绍SDN相关的实验工具和开源软件平台，如OpenDaylight、ONOS、Mininet等。
这些平台可以帮助用户更好地进行实验和开发，快速构建虚拟网络环境，进行网络仿真和测试，并且能够方便地对SDN网络进行编程和控制。
总之，SDNLab的实验手册对于学习和研究SDN技术的人来说是一份宝贵的资料，它提供了详细的实验步骤和操作指导，帮助用户系统地学习SDN的理论和实践知识。
通过实验手册提供的实验案例和工具，用户可以深入理解SDN的原理和应用场景，并在实践中获得技术积累和经验。
SDNLab实验手册的发布也促进了SDN技术的推广和普及，为SDN技术的发展做出了重要贡献。
基于SDN的数据中心网络大象流负载均衡的研究与实现
基于SDN的数据中心网络大象流负载均衡的研究与实现基于SDN的数据中心网络大象流负载均衡的研究与实现引言：随着云计算和大数据的快速发展，数据中心网络的负载问题变得越来越突出。
大量的数据传输需要高速、高效的网络来支持，而传统的网络架构面临着管理和性能瓶颈。
软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）作为一种新型的网络架构，通过将网络控制与数据转发分离，使网络具有更好的可编程性和灵活性。
本文将重点讨论使用SDN技术实现数据中心网络中大象流负载均衡的研究与实现。
一、SDN的概述SDN是一种将网络控制从传统的网络设备（如交换机、路由器）中抽离出来，通过集中控制器进行网络管理和流量控制的网络架构。
SDN的特点是网络控制平面和数据转发平面的分离。
控制器通过OpenFlow协议与交换机进行通信，根据需求对网络进行管理、配置和优化，从而实现灵活的网络控制和资源分配。
二、数据中心网络的负载均衡问题数据中心网络常常面临着流量分布不均等的问题，一些重要的流量，也称为“大象流”，会占用过大的网络带宽，造成其他流量的阻塞和延迟。
而传统的负载均衡算法对于这种大象流的负载均衡效果较差，无法很好地适应数据中心网络的需求。
三、SDN大象流负载均衡的研究针对数据中心网络的负载均衡问题，研究者们开始采用SDN技术来实现大象流的负载均衡。
其中的关键是通过控制器对网络进行实时监测和管理，根据流量情况进行动态的负载均衡策略调整，从而实现更优的网络资源分配和流量控制。
1. SDN大象流检测与分类首先需要通过控制器对数据中心网络中的流进行监测和分类，将大象流和普通流量进行区分。
这可以通过流量速率、主机IP等特征来实现。
控制器通过实时的流量分析和学习，可以较准确地对大象流进行检测和分类。
2. 大象流负载均衡策略当前的大象流负载均衡策略主要包括基于OpenFlow的负载均衡算法和SDN控制器中的流表项调整。
（1）基于OpenFlow的负载均衡算法基于OpenFlow的负载均衡算法主要通过在交换机上的流表中设定流量分流规则来达到负载均衡的目的。
SDN技术在计算机网络实验教学中的应用——以MAC地址学习为例
学 习 ，根 本 无法 获得 这 方面 的知识 、也无 法掌 握 云计算 的 工作 原
理 与 工 作方 式 ，而 这些 知 识与 原 理恰 恰 是 学生 将 来走 向工作 岗
位必 不 可少 的 。
云 环 境 中 都 采 用 了复 杂 的 虚 拟 化 技 术 ，典 型 的应 用 如
ＶＭｗａｒｅ的 ＥＳＸｉ，开源 Ｘｅｎ与 ＫＶＭ，微软的 Ｈｙｐｅｒ－Ｖ等 ，传统 的
ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ｓｔｅｐｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ， ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｃａｎ ｏｂｓｅｒｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＭＡＣ
ｌｅａｒｎｉｎｇ ｍｏｒｅ ｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｂｅｔｔｅｒ．
中，现代云服务提供商 ，如亚马逊 、阿里等，在数据中心构建时 ，
都 采 用 ＳＤＮ 作 为 辅 助 解 决 方 案 ，Ｇｏｏｇｌｅ早 在 ２０１２年 就 利 用
ＳＤＮ技术 来 提升 自己的 主干 网利用 率问。
图 １ ＳＤＮ网络 架构
ＳＤＮ 网络 架 构见 图 １，其 特 点是 数据 面 和 控制 面 的解 耦 合 ， ２ 交 换机 与 ＭＡＣ地址 学 习
ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＭＡＣ ｌｅａｒｎｉｎｇ，ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ｉｎ ｍａｓｔｅｒｉｎｇ ｉｔ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＳＤＮ，
ａｕｔｈｏｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ＭＡＣ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｉｎ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ， ｓｗｉｔｃｈ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＳＤＮ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｏ ｆｏｒｗａｒｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ， ａｎｄ
SDN实验报告 (1) (5)
信息网络基础研讨专题实验（SDN网络部分）姓名：单赟吉学号：11211105班级：通信1109班指导教师：赵永祥实验时间: 第十周周二（一) openflow交换机的手动配置1、实验目的1.数据openflow交换机的手动配置环境2.配置openflow交换机初始信息3.手动配置转发表,实现主机之间通信2、实验原理关于openflow交换机的实验系列由五个实验构成，这前四个实验须按顺序进行，因为后面的实验需要应用前面实验搭建的软件和硬件环境.第一个实验“openflow交换机的手动配置”熟悉交换机的手工配置环境，实现转发表的手工配置，配置交换机控制端口的地址；第二个实验搭建控制器的软件环境，实现控制器和交换机的互联，运行控制器应用程序，把openflow交换机的功能通过程序实现为一个二层交换机；第三个实验编写一个简单的控制器软件，实现一个简单的广播交换机功能；第四个实验编写一个控制器软件，实现流表的下发和删除，通过这个实验测试控制器提供的编程接口。
第五个实验研究在仿真软件中测试控制器程序和功能，同学们可以在自己计算机上调试好程序以后，再到真实的物理机器上实验，以提高实验设备的使用效率。
分组交换机按照转发表把某一个输入端口的分组搬移到另外一个输出端口上输出。
转发表实现分组目的地址和交换机输出端口之间的映射。
转发表决定了交换机的行为。
传统的交换机根据标准协议形成转发表,这部分代码封装在交换机的操作系统中，交换机的运营者不能对转发表的形成继续修改，这样做的好处是保证了交换机的速率和可靠性.但是，运营者不能根据网络的具体特点和业务特性对交换机的转发行为进行专门的定制和设计，影响新业务的提供和增加网络运营成本。
OpenFlow交换机把控制层面和转发层面分离，交换机的转发表可以由运营者手工本地配置,或者通过控制器远程修改和控制.在实际使用环境中，通过控制器远程修改和控制交换机流表。
一个控制器就可以控制全网的交换机，控制器可以从全网的角度对每一个交换机的流表进行配置，从而实现全局优化和快速提供新的业务，极大降低了人工运营成本.国家标准化组织已经制定了交换机和控制器之间的消息格式和交互过程，基于OpenFlow交换机的网络又称为软件定义网络，在大的数据中心已经实用。
基于SDN的网络攻击检测技术研究
基于SDN的网络攻击检测技术研究随着网络技术的迅速发展，网络安全问题变得越来越严重。
网络攻击的方式多种多样，攻击者通过各种手段窃取和破坏网络数据，严重威胁到了网络的安全。
在这种情况下，网络攻击检测技术就显得尤为重要。
而基于SDN技术的网络攻击检测技术，正是当前网络安全领域中研究和关注的热点之一。
一、SDN技术概述SDN（Software Defined Networking），即软件定义网络技术，是一种将网络控制平面和数据转发平面分离，通过软件程序来实现网络控制和网络管理的网络架构。
与传统的网络架构不同，SDN架构将网络控制面从数据转发面中分离出来，形成了一个独立的控制器。
控制器能够直接控制网络中的交换机、路由器设备等，并通过控制器进行网络逻辑控制和管理。
在SDN架构中，网络控制器拥有全局的网络视图，并可以对网络拓扑结构、路由路径、数据转发等方面进行灵活的控制。
SDN技术的出现，彻底改变了传统网络架构中数据转发和控制交换的模式，使得网络更加智能化、灵活化，同时也为网络安全提供了新的手段和思路。
二、基于SDN的网络攻击检测技术的原理基于SDN技术的网络攻击检测技术，主要通过对SDN网络数据流动过程中的网络流量进行实时分析和监控，从而检测出网络中潜在的攻击行为。
具体实现过程如下：1.建立SDN网络拓扑结构在SDN网络中，网络拓扑结构的建立是首要步骤。
该步骤需要使用控制器对SDN网络中的所有交换机进行集中控制，以确保网络拓扑结构与实际情况相符。
2.网络流量采集与分析当网络中的数据流量流入控制器后，控制器会对数据包进行深入分析和解析，并且对数据包通过SDN网络中的拓扑关系进行追踪，从而得到网络流的详细信息。
此时，网络流量数据就会形成一个数据包流，并且被发送到SDN网络中的控制器进行进一步的分析和检测。
3.基于机器学习的攻击检测算法在SDN网络中，基于机器学习的攻击检测算法已经成为了网络安全领域中一种重要的攻击检测手段。
关于SDN_技术的分布式应用防火墙研究
128Internet Security 互联网+安全在“互联网+”技术应用推广的背景下，以HTTP、TCP/IP 为代表的各类应用协议被广泛应用于计算机网络应用层中，这不仅增加了应用层遭受恶意代码、病毒等攻击的概率，同时也对系统防火墙的安全防护性能提出了更高要求。
然而传统防火墙多采用集成结构设计，流量数据包解析的范围受限，流量检测、过滤等处理负载明显增大，增加防火墙故障发生概率，会诱发网络通信中断、信息丢失及提高泄密风险。
基于此，为满足面向企业级网络结构的防火墙部署需求，建立一种适应虚拟化环境的分布式应用防火墙部署方案是亟待解决的问题。
一、研究基础（一）应用防火墙与DPI 技术应用防火墙是一种部署在计算机网络Web 应用层的防火墙，其作用是解决传统部署在网络出口的防火墙基于IP 数据包的源/目的地址、源/目的端口建立过滤机制，无法对应用层进行安全防护的技术难题[1]。
为了解决这一问题，应用防火墙采用深度包检测技术（DPI）对网络流量进行检测分析，并通过捕捉网络数据包的包头、载荷，判断网络数据流量是否存在恶意垃圾邮件、病毒攻击、恶意代码等攻击行为。
同时，利用DPI 技术建立对报文的深度分析，按由下至上的顺序将数据分析范围由数据链路帧头、网络层包头、传输层包头扩展至应用层，判定数据流量的类型及其承载的内容等[2]。
（二）SDN 技术与OpenFlow 协议SDN 技术是一种基于软件系统的可编程网络架构，该技术将原交换机、路由器的处理逻辑分离设计，利用统一软件系统实现对数据转发、路由控制功能的集中控制，从而满足网络规模扩展与业务结构调整需求[3]。
基于SDN 的网络架构由数据层、控制层、业务层三个层级组成。
在数据层设有多个网络设备，利用OpenFlow 关于SDN 技术的分布式应用防火墙研究实现网络数据传输功能。
在控制层部署SDN 控制器与NOS 操作系统，经API 接口与业务层建立连接，实现业务应用功能[4]。
sdn仿真方法
sdn仿真方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：SDN（软件定义网络）是一种革命性的网络架构，它将网络控制平面和数据转发平面分离开来，从而实现网络流量的动态管理和优化。
随着SDN技术的不断发展，为了评估和验证SDN网络的性能，人们开始使用仿真方法来模拟SDN网络的工作机制。
SDN仿真方法是指使用计算机程序模拟SDN网络的运行状态和性能，以评估SDN网络的各种指标，如吞吐量、延迟、带宽利用率等。
SDN仿真方法可以帮助网络工程师和研究人员更好地理解SDN网络的工作原理，优化网络配置，并预测网络性能。
在SDN仿真方法中，常用的仿真工具包括Mininet、ns-3、OMNeT++等。
这些工具提供了丰富的网络模型和算法，可以精确地模拟SDN网络的各种特性。
通过使用这些仿真工具，用户可以轻松地构建各种复杂的SDN网络拓扑结构，并进行实时的网络性能测试和分析。
在SDN仿真方法中，网络拓扑设计是非常重要的一环。
通过设计合理的网络拓扑结构，可以更好地反映实际网络中的情况，并提高仿真结果的准确性。
对于SDN网络中的交换机、控制器、应用程序等组件的建模也是非常关键的，只有准确地建模这些组件，才能得到准确的仿真结果。
除了网络拓扑设计，SDN仿真方法中还需要考虑网络流量生成、控制器算法、交换机转发机制等多个方面。
在网络流量生成方面，可以使用各种流量模型，如泊松流、均匀流、流量矩阵等，来模拟不同类型的网络流量。
在控制器算法方面，可以使用各种调度算法，如最短路径算法、最小带宽算法等，来优化网络性能。
在交换机转发机制方面，可以使用OpenFlow协议等技术，来模拟SDN网络中的数据转发过程。
第二篇示例：SDN（Software Defined Networking）是一种新兴的网络架构，它通过将网络控制与数据平面分离，使得网络管理员可以程序化地控制和管理网络流量。
SDN技术的快速发展对网络仿真方法提出了更高的要求，从而推动了SDN仿真方法的研究和应用。
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SDN实验（一）
Floodlight+mininet搭建OpenFlow测试平台
●实验目标
通过Mininet仿真平台熟悉SDN仿真基本环境，实现简单的OpenFlow协议管理功能
●实验内容：
1.搭建Floodlight+mininet搭建OpenFlow测试平台
2. 简单的OpenFlow协议分析和功能测试
●实验平台和要求：
1.Ubuntu 或者Window +Vmware
2.Floodlight
3.Mininet
4.3-4人一组，提交实验报告和源代码文件。
提交的实验报告中对源代码（或者
抓数据包）进行解释说明，重点分析关键代码段（或者数据包），实验运行过程和结果要有截图分析
●实验步骤
第一部分安装虚拟机
一、下载wmware10.0软件
Vmware参考下载地址/s/1eQIcJqM
也可以从官网下载
二、安装vmware
1、选择自定义安装而不是典型安装
2、选择安装路径
3、选择安装虚拟机的配置文件（这里指的不是wmware而是ubuntu之类安装在vmware上的虚拟机）
4、输入注册码完成安装
可用注册码5C4A7-6Q20J-6ZD58-K2C72-0AKPE
三、下载Ubuntu 镜像文件
建议使用Ubuntu12.04LTS桌面版
镜像文件参考下载地址： /s/1kTJU2f9
也可以从官网下载
四、安装Ubuntu
1、点击创建新的虚拟机
2、自定义安装
3、选择ISO文件，点击浏览选到你放Ubuntu的镜像文件的地方
4、输入用户名、密码，修改主机名
五、开始安装Ubuntu
第二部分安装floodlight及mininet
1、安装floodlight
Ctrl+Alt+T打开控制台输入：
$sudo apt-get update
$sudo apt-get install build-essential default-jdk ant python-dev
$git clone git:///floodlight/floodlight.git
$cd floodlight
$ant
$cd target
$java -jar floodlight.jar #运行Floodlight
打开浏览器输入：localhost:8080/ui/index.html进入如下界面则说明安装成功：
2、安装mininet
新建一个终端控制台，输入：
$sudo apt-get install mininet
*注：如果之前安装过openvswitch将会报错，这是只需要输入以下命令删除ovs残存文件即可：
$sudo rm /usr/local/bin/ovs*
解决完错误之后再输入安装mininet的命令此时不再报错，但是使用mininet创建命令的时会在报错，提示6633端口已被占用。
这是因为mininet安装完毕之后会自行启动，输入以下命令关闭服务：
$sudo service openvswitch-controller stop
Mininet同时也是开机自启动，关闭自启动：
$sudo update-rc.d openvswitch-controller disable
这是在用mininet的创建命令就没有任何问题了：
$sudo mn --controller=remote,ip=172.168.1.2,port=6633（此处的IP地址运行floodlight 控制器的机器的IP地址，请根据自己的情况自行修改）
需要注意的是使用命令行安装的mininet的版本比较老，只有1.4+，通过源码安装则可以安装到最新版本（2.2+）。
源码编译安装：
$git clone git:///mininet/mininet#下载源码
$git checkout -b 2.2.0 2.2.0#选择2.2版本
$./util/install.sh#编译安装
第三部分安装wireshark
新建终端控制台，输入：
$sudo apt-get install wireshark
第四部分联机调试抓包
在进行抓包之前将之前运行的floodlight和mininet全部关闭
1、运行floodlight
$java -jar floodlight/target/floodlight.jar
2、运行wireshark
$sudo wireshark (一定要用root权限打开，否则无法检测网卡端口)
点击监测的端口，如果在同一台机器上测试，就选择lo环回端口，如果mininet链接练成控制器则监测eth0端口。
在开始对网卡端口监测之后在启动mininet，确保能抓到Hello包
3、启动mininet
$sudo mn --controller=remote,ip=202.119.167.224 从wireshark中观察和分析各种OFP的数据包了！。