Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - BÀI THÍ NGHIỆM MƠN HỌC CƠ SỞ TRUYỀN SỐ LIỆU Mã học phần Họ tên sinh viên Mã số SV Lớp Nhóm thí nghiệm Ngày nộp báo cáo Yêu cầu sinh viên điền đầy đủ thơng tin HÀ NỘI, 2021 BÀI THÍ NGHIỆM TẠO TOPOLOGY BẰNG MININET Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) I Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Bài thí nghiệm giúp sinh viên làm quen với phần mềm Mininet cách hoạt động Open vSwitch Qua thí nghiệm tiến hành tạo topology đơn giản mininet tạo flow-entry cho Open vSwitch để host ping với AI THẢO LUẬN Mininet hệ thống cho phép thử nghiệm mạng lớn máy tính Mininet hỗ trợ việc nghiên cứu, phát triển, kiểm thử, gỡ lỗi nhiệm vụ khác việc giả lập mạng OpenFlow switch máy tính nhất, nghĩa ta triển khai thử nghiệm mạng với hàng trăm/ngàn node máy tính cá nhân Trên mạng ta triển khai giao thức thử nghiệm mạng hoàn toàn giống việc sử dụng switch OpenFlow thật Các OpenFlow switch mà mininet giả lập gọi Open vSwitch Một số chức Mininet gồm có: Cơng cụ xây dựng môi trường giả lập OpenFlow switch, đơn giản không tốn để phát triển ứng dụng mạng Do OpenFlow switch Mininet có tất tính chất mà OpenFlow switch thật có nên việc sử dụng mạng giả lập Mininet cho phép kiểm tra chức ứng dụng mà không cần thiết bị thật Cho phép nhà phát triển ứng dụng làm việc đồng thời, cách độc lập đồ hình mà khơng ảnh hưởng đến Cho phép kiểm thử đồ hình phức tạp mà không cần phải nối dây cho mạng vật lý Cho phép debug chạy phép kiểm thử mạng giả lập lớn, sử dụng CLI Hỗ trợ thiết lập đồ hình tùy biến bất kỳ, gồm tập thơng số đồ hình Có thể đem ứng dụng Mininet triển khai mạng thật với code hồn tồn khơng cần thay đổi Cung cấp Python API dễ dàng sử dụng có khả mở rộng Mininet cho ta phương pháp dễ dàng để thu xác đặc tính mạng thử nghiệm đồ hình tùy ý Một đặc điểm quan trọng mininet chương trình dùng cho điều khiển (controller) dùng cho giả lập mininet hồn tồn đem triển khai cho mạng thật mà không cần sửa đổi BI YÊU CẦU VỀ THIẾT BỊ Để thực thí nghiệm cần máy tính chạy Ubuntu 12.04 cài sẵn phần mềm mininet IV TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Trong thí nghiệm, sinh viên tiến hành tạo topology mininet, sau add flow-entry cho Open vSwitch Tạo topology đơn giản Mininet Mở Terminal Ubuntu, chế độ Shell dùng để gõ lệnh hệ điều hành (Shell Command) Chạy lệnh sau: sudo mn topo single,3 controller remote Mininet tạo topo gồm có Open vSwitch (s1) nối với host: h1, h2, h3 Trên hình Terminal thơng tin topo sau: user@machinename:~$ sudo mn topo single,3 controller remote Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) * Creating network * Adding controller Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Unable to contact the remote controller at 127.0.0.1:6633 * Adding hosts: h1 h2 h3 * Adding switches: s1 * Adding links: (h1, s1) (h2, s1) (h3, s1) * Configuring hosts h1 h2 h3 * Starting controller c0 * Starting switches s1 * Starting CLI: mininet> Với lựa chọn controller remote Mininet tạo Open vSwitch với cài đặt địa controller mặc định tại: IP=127.0.0.1 (localhost), port=6633 Các controller có nhiệm vụ điều khiển hoạt đông mạng Mininet tạo ra, đảm bảo mạng hoạt động ổn định, xác Tuy nhiên, chưa có Controller nằm địa IP= 127.0.0.1, port=6633, nên mạng chưa thể hoạt động Test thử hoạt động mạng cách gõ lệnh pingall hình CLI mininet, ta thấy host ping với nhau, 100% gói bị mininet> pingall * Ping: testing ping reachability h1 -> X X h2 -> X X h3 -> X X * Results: 100% dropped (0/6 received) mininet> Sau tạo thành công mininet, giao diện cửa sổ terminal chuyển thành giao diện mininet, dấu nhắc lệnh có dạng “mininet>” Sau số lệnh sử dụng giao diện mininet: nodes : Liệt kê tất nút mạng net : Liệt kê kết nối mạng dump : Xem thông tin nút mạng (địa ip, giao diện…) exit : Hủy mininet, thoát giao diện ban đầu sh : Thực lệnh hệ điều hành (Shell Command) giao diện Mininet Sinh viên thử dùng lệnh “nodes”, “net” “dump” sau so sánh với Hình 1.1 Bài thí nghiệm môn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Thêm flow-entry vào bảng flowtable Open vSwitch Hình 1.1 Topology switch kết nối host Sinh viên tiến hành thêm flow-entry cho switch s1 để host ping đến host Để hiểu rõ chế ARP mạng, sinh viên xem lại lý thuyết ARP Sinh viên tiến hành add flow-entry cho switch s1 theo thứ tự tin trao đổi trình ping sau (sinh viên mở cửa sổ terminal để chạy lệnh bên dưới) Đầu tiên, host gửi tin ARP request cho host (h3) để lấy địa MAC h3 Vì vậy, ta cần thêm flow-entry vào switch (s1) để forward gói tin port nối với host 3: sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl_type=0x0806,nw_dst=10.0.0.3,action=output:3 Lệnh ovs-vsctl thêm trực tiếp flow-entry vào bảng flowtable switch (0x0806: ARP) Chú ý: o Lệnh lệnh thiết lập flow-entry sau mô tả với giả thiết h1 nối với Port h3 nối với Port Switch s1 Tuy nhiên tùy phiên Mininet Ubuntu mà Port Switch kết nối vậy, để xác định xem Port Switch kết nối ta làm theo hướng dẫn phần cuối mục o Trong giao diện Mininet ta dùng trực tiếp lệnh sudo phải mở cửa sổ Terminal để thực Tuy nhiên ta thực trực tiếp lệnh “sudo ovs-ofctl …” giao diện Mininet cách thay sudo sh sau “sh ovs-ofctl …” Tương tự, với gói tin ARP reply từ host gửi host 1, ta add flow-entry sau: sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl_type=0x0806,nw_dst=10.0.0.1,action=output:1 Sau host nhận gói tin ARP reply, tạo gói tin ICMP request ICMP reply Tương tự gói tin ARP ta add lệnh sau: sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl_type=0x0800,nw_dst=10.0.0.3,action=output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl_type=0x0800,nw_dst=10.0.0.1,action=output:1 (0x0800: ICMP) Sau add xong tất flow-entry, ta tiến hành ping từ host đến host lệnh ”h1 ping h3” giao diện CLI mininet F Lưu ý: Bài thí nghiệm môn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Lệnh ping thực ping liên tục mà không dừng lại, muốn dừng ta dùng tổ hợp phím “Ctrl+C” Hoặc ta dùng lệnh ping với tham số -c ví dụ ”h1 ping h3 –c 3” tức ping lần Nếu không muốn mở cửa sổ terminal mới, ta thực trực tiếp giao diện mininet (cửa sổ terminnal tạo mininet dấu nhắc lệnh “mininet>”) cách thay “sudo” lệnh “sh” Để xác định số port switch ta chạy lệnh sau: sudo ovs-ofctl show s1 Tồn thơng tin switch 1: dpid, kích thước table, kích thước buffer, trạng thái port, tên port hiển thị terminal OFPT_FEATURES_REPLY (xid=0x1): ver:0x1, dpid:0000000000000001 n_tables:255, n_buffers:256 features: capabilities:0xc7, actions:0xfff 1(s1-eth1): addr:0e:cd:fc:f0:cb:1f config: state: current: 2(s1-eth2): addr:f6:95:c5:60:e5:79 config: state: current: 3(s1-eth3): addr:ca:7f:49:ba:fb:d0 config: state: current: LOCAL(s1): addr:6e:10:83:64:b5:47 config: PORT_DOWN state: LINK_DOWN OFPT_GET_CONFIG_REPLY (xid=0x3): frags=normal miss_send_len=0 Từ kết lệnh “show s1” trên, ta có thơng tin port Switch s1, cụ thể port tương ứng với giao diện s1-eth1, port tương ứng với giao diện s1-eth2, port tương ứng với s1-eth3 Từ ta xác định port host kết nối với port switch (Ta kiểm tra giao diện switch kết nối với host lệnh ”net” giao diện mininet) Câu hỏi : Để Host ping với (sử dụng lệnh pingall), ta cần thực câu lệnh nào? (Sinh viên điền tất câu lệnh với số port sau xác định đúng): Trả lời: sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) V Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội THỰC HÀNH Trong phần này, sinh viên tự thực tạo mạng Mininet sau thêm flow-entry cho Switch để host ping với Tạo topology Mininet Thực lệnh sau (tương tự lệnh tạo Mininet phần thay “single” “linear”) sudo mn topo linear,3 controller remote Mạng tạo bao gồm Host (H1, H2, H3) Switch (S1, S2, S3) Mô tả chi tiết sơ đồ mạng: Sử dụng lệnh net dump giao diện Mininet để liệt kê nút (cùng với địa IP), giao diện kết nối Ngoài cần xác định kết nối tương ứng với Port Switch Sau vẽ chi tiết mơ hình mạng (các host, switch, địa IP, giao diện, kết nối giống với hình 1.1) Nếu ta sử dụng lệnh ”pingall” phần trên, host không ping với Thêm flow-entry vào bảng flowtable Switch Phần ta thực dùng lệnh “ovs-ofctl add-flow” phần để thêm thông tin Host vào Switch Lưu ý thông tin Host phải thêm vào tất Switch có mạng khơng phải Switch nối trực tiếp với Hãy viết lại tất lệnh phần này: Trả lời: sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0806, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.3, action = output:1 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.2, action = output:3 sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl=type=0x0800, nw_dst=10.0.0.1, action = output:2 Sau ta thực lệnh ”pingall” để xem kết VI KẾT LUẬN Qua thí nghiệm này, sinh viên làm quen với phần mềm Mininet, biết cách tạo topology đơn giản mininet, hiểu chế hoạt động Open vSwitch VII CÂU HỎI KIỂM TRA Flow-entry flowtable gì? Flowentry flow host Flow table bảng lưu lại tập hợp flow entry từ cho phép gói tin chuyển tiếp từ nguồn tới đích dựa vào trường thơng tin flow entry Thời gian time-out flow-entry flowtable gì? Giá trị mặc định bao nhiêu? Các Flow entry thêm vào flow table, sau khoảng thời gian mà flow entry khơng có gói tin phù hợp với chế chuyển tiếp flow entry bị xố khỏi flow table Qng thời gian gọi time our flow entry Nó có giá trị mặc định phút Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội BÀI THÍ NGHIỆM TAO CÂY BẮC CẦU TỐI THIỂU I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu chế tạo Minimum Spanning Tree (MST), tìm hiểu POX Controller cách tạo POX VIII THẢO LUẬN Các điều khiển mạng dùng mạng OpenFlow gồm có: điều khiển mạng mặc định, POX, POX, SNAC (giao diện Web để quản lý OpenFlow switch), Beacon (Java) Tuy nhiên điều khiển mạng đáng ý điều khiển mạng POX POX điều khiển mở, phát triển ngôn ngữ Python, cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ, dễ dàng tạo thêm module Mục đích POX gồm: Cung cấp platform cho phép người lập trình, phát triển mạng triển khai ý tưởng lĩnh vực mạng, sử dụng phần cứng thật Các nhà phát triển điều khiển tất kết nối mạng gồm có: forwarding, routing… Ngồi POX cịn điều khiển flow-table switch Cung cấp phần mềm quản lý mạng hữu ích cho tổng đài (operator), gồm có việc quản lý tập trung cho tất switch mạng, điều khiển truy nhập người dùng Phương thức hoạt động POX: POX chạy riêng rẽ máy quản lý việc chuyển tiếp tin nhiều switch khác Trong q trình mơ phỏng, giả lập POX chạy máy với đồ hình mạng tạo Mininet POX cung cấp giao diện lập trình giúp cho nhà phát triển sử dụng dễ dàng lấy thông tin kiện mạng, can thiệp vào lưu lượng, điều khiển định chuyển mạch switch tạo lưu lượng Khi có flow xuất trọng mạng, gói gửi đến điều khiển mạng POX, thực được: định xem chuyển tiếp gói mạng, định tuyến cho gói tin, thu thập thơng tin thống kê, chỉnh sửa gói flow xem thêm gói khác flow để thu thập thêm nhiều thông tin POX đơn platform, việc điều khiển mạng thực phần tử chức POX gọi POX component, component thực thi chức riêng biệt định tuyến, chuyển mạch, xác thực Có thể chạy lúc nhiều POX component với chức điều khiển khác làm cho việc điều khiển quản lý mạng trở nên hoàn hảo Các ứng dụng điều khiển mạng POX kết hợp với nhận biết kiện mạng (network event), can thiệp vào lưu lượng mạng, điều khiển định tuyến switch tạo lưu lượng Các thành phần POX: Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Các thành phần Stock: POX kèm với số thành phần stock Một số thành phần cung cấp chức cốt lõi, số cung cấp tính tiện lợi, số ví dụ Sau số thành phần stock POX forwarding.l2_learning: Thành phần làm cho OpenFlow switch hoạt động thiết bị switch layer Thành phần học địa lớp (địa MAC), flow cài đặt match với nhiều trường header tốt forwarding.l3_learning: Thành phần biến OpenFlow switch thành thiết bị không router switch layer 2, switch layer Nó dùng làm ví dụ tốt việc sử dụng thư viện gói tin POX để kiểm tra xây dựng tin ARP request ARP reply openflow.spanning_tree: Được sử dụng để khám phá phần tử để xây dựng đồ hình mạng, xây dựng spanning tree sau disable port không nằm spanning tree Kết topo không bị loop Chú ý thành phần không liên quan tới Spanning Tree Protocol openflow.discovery: sử dụng để khám phá topo mạng việc gửi tin LLDP tới switch web.webcore: Thành phần webcore khởi động webserver tiến trình POX Các thành phần khác giao tiếp với để cung cấp nội dung tĩnh động riêng chúng proto.dhcpd: Nó đơn giản DHCP server Mặc lấy địa 192.168.0.254 cấp IP cho DHCP client dải địa 192.168.0.1 đến 192.168.0.253 với DNS server Default Gateway DHCP server Phát triển thành phần tự tạo: Là thành phần mà ta tự phát triển cho POX Trong số trường hợp, phải xây dựng thành phần làm muốn Module discovery POX Controller Open vSwitch Open vSwitch Source Port Destination port Detect link sw1 (srcPort) sw2 (dstPort) Hình 2.1 Hoạt động POX Controller POX Controller sử dụng module discovery để phát đồ hình mạng dựa chế sau: a Các switch bật lên liên tục sử dụng chế bắt tay ba bước (TCP) để kết nối đến POX Nếu POX bật, kết nối khởi tạo, lúc POX nhận biết tất switch mạng trạng thái switch Mặc định Mininet cài đặt Bài thí nghiệm môn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội địa Controller mặc định cho switch IP= localhost port=6633 Chúng ta hồn tồn thay đổi cách sử dụng lệnh sau sudo ovs-vsctl set-controller [controller-address] b Khi POX nhận đầy đủ switch, module discovery tạo tin LLDP đóng vào Packet_out gửi xuống switch, switch nhận gửi LLDP port, switch nhận gói tin LLDP gửi lên hỏi POX, lúc POX nhận link Toàn q trình mơ tả hình 2.1 Module spanning_tree Module spanning_tree giúp tạo cho đồ hình mạng có loop Cơ chế hoạt động module sau: a Lưu tất switch vào danh sách theo thứ tự DPID b Lấy switch làm nút gốc, gọi switch current switch c Tất link từ current switch kiểm tra để xác định switch đích Những link thêm vào spanning_tree có switch đích chưa xử lý lượt thỏa mãn Chỉ có link dẫn đến switch đích Có nhiều link dẫn đến switch đích: chọn link nhanh nhất, có nhiều link nhanh chọn link có số bé IX d Di chuyển tất switch đích vừa thêm vào lên đầu danh sách e Làm lại bước c không switch danh sách YÊU CẦU VỀ THIẾT BỊ Để thực thí nghiêm cần PC chạy Ubuntu 12.04, cài đặt sẵn Mininet POX Controller X TRÌNH TỰ THÍ NGHIÊM Trong thí nghiệm, sinh viên tiến hành tạo topology đơn giản Mininet sau chạy POX Controller để điều khiển mạng Tạo topology đơn giản Mininet Tạo file “topo.py” Tạo file thư mục home với tên gọi topo.py: Mở terminal, tạo file “topo.py” cách gõ lệnh sau: cd gedit topo.py Trên cửa sổ tiến hành soạn thảo code tạo topology bên from mininet.topo import Topo “”” Tao mot mang ao co switch duoc noi voi mot vong Ring “”” class MyTopo(Topo): "Topo gồm Switch nối với thành vòng Ring" def init (self): # Khởi tạo topo Topo. init ( self ) # Tạo host ảo link ảo Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Các Host ảo tạo cách giả lập Host vật lý mà ta cài mininet Vì vậy, ta cần cài D-ITG Host vật lý Từ giao diện dòng lệnh mininet, gõ lệnh sau: mininet> xterm h1 h3 Màn hình terminal Host Host 3) Tiến hành phát lưu lượng đo hiệu mạng Sinh viên tiến hành phát luồng UDP với khoảng thòi gian giũa gói tin đến (IDT) kích thước gói tin (PS) số Bật ITGRecv host 3: Từ hình terminal host 3, truy cập vào thư mục “D-ITG/bin” gõ lệnh sau: ~/D-ITG/bin# /ITGRecv -l receiver.log -l receiver.log Thơng tin gói tin D-ITG mà host nhận lưu vào file reveiver.log thư mục D-ITG/bin host Kết thu sau: ~/D-ITG/bin# /ITGRecv -l receiver.log ITGRecv version 2.8.1 (r2013) Compile-time options: bursty multiport Press Ctrl-C to terminate Bật ITGSend host 1: Từ hình terminal host 1, truy cập vào thư mục “D-ITG/bin” gõ lệnh sau: ~/D-ITG/bin# /ITGSend -T UDP -a 10.0.0.3 -C 100 -c 500 -t 20000 -l sender.log Luồng lưu lượng gửi từ host tới host với tham số sau: -T UDP giao thức sử dụng tầng giao vận UDP (ngoài UDP cịn có TCP ICMP [type]) -C 100 100 gói tin gửi 1s khoảng thời gian gói tin số (mặc định 1000) -c 500 kích thước gói tin số 500 bytes (mặc định 512) -t 20000 khoảng thời gian tiến hành mô 20000 ms (20s) (mặc định 10000 ms) -l sender.log thông tin gói tin D-ITG host gửi lưu vào file sender.log thư mục D-ITG/bin Kết thu sau: Phía phát (Sender): ITGSend version 2.8.1 (r1023) Compile-time options: bursty multiport Started sending packets of flow ID: Finished sending packets of flow ID: 31 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Phía thu (Receiver) ITGRecv version 2.8.1 (r1023) Compile-time options: bursty multiport Press Ctrl-C to terminate Listening on UDP port : 8999 Finish on UDP port : 8999 Sau qúa trình phát lưu lượng từ host đến host kết thúc, thông tin tất gói tin gửi nhận lưu file receiver.log sender.log Sử dụng lệnh ITGDec để phân tích log files sau: ~/D-ITG/bin# /ITGDec receiver.log Kết sau, sinh viên điền số liệu vào trường tương ứng: ITGDec version 2.8.1 (r1023) Compile-time options: bursty multiport | Flow From To -Total time Total packets Minimum delay Maximum delay Average delay Average jitter Delay standard deviation = Bytes received Average bitrate Average packet rate Packets dropped Average loss-burst size -**************** TOTAL RESULTS ****************** -Number of flows Total time Total packets Minimum delay Maximum delay Average delay Average jitter 32 Bài thí nghiệm môn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Delay standard deviation = Bytes received Average bitrate Average packet rate Packets dropped Average loss-burst size Error lines 4) Thực phát đồng thời nhiều luồng Ta phát nhiều luồng lúc, cách soạn file kịch Script với dòng tương ứng với luồng chứa tham số lệnh ITGSend Ví dụ ta phát luồng UDP với tốc độ khác nhau, tạo file script_send (lưu ý tạo thư mục D-ITG/bin) có nội dung sau: -a 10.0.0.3 -rp 10001 -C 1000 -c 512 -T UDP -a 10.0.0.3 -rp 10002 -C 2000 -c 512 -T UDP -a 10.0.0.3 -rp 10003 -C 3000 -c 512 -T UDP Trong tham số -rp để thiết lập cổng phát đích, giá trị mặc định 8999 Do ta phát đồng thời nhiều luồng nên phải phát đến cổng khác Sau phía phát thực lệnh sau: ~/D-ITG/bin# /ITGSend script_send –l sender.log XXVII KẾT LUẬN Qua thí nghiệm này, sinh viên biết cách phát lưu lượng nút mạng với nhau, khảo sát tính chất luồng liệu khác XXVIII CÂU HỎI KIỂM TRA Nêu ý nghĩa trường log files? Times tổng thời gian truyền nhận, total packet tổng số gói tin bên gửi gửi Minimumdelay tổng thời gian truyền nhỏ gói tin Avarage delay trễ trung bình tất gói Average jitter thay đổi tỉ lệ xuất gói tin trung bình bên gửi bên nhận Làm thí nghiêm tương tự với luồng TCP có khoảng thời gian gói tin liên tiếp số kích thước gói tin tn theo phân bố nhận giá trị từ 500 đến 1000 bytes sau phân tích kết thu Number of flows Total time Total packets Minimum delay 33 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Maximum delay Average delay Average jitter Bytes received Average bitrate Average packet rate Packets dropped Average loss-burst size Error lines Làm thí nghiệm tương tự với luồng VoIP luồng Telnet đồng thời gửi đến host đích Ghi lại câu lệnh thực phân tích kết thu +) Telnet: 10.0.0.3-C100C500 +) Script-send: - 10.0.0.3 -rp 10001 VoIP -x G.711.2 -h RTP - 10.0.03 -rp 10002 telnet /ITGSend script-send -l send log Kết quả: Number flows: Total time: 3171 5438 s Total packet: 57756 34 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội BÀI THÍ NGHIỆM Sử dụng Wireshark để phân tích gói liệu hệ thống mạng I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Bài thí nghiệm giúp sinh viên làm quen với phần mềm Wireshark Qua giúp sinh viên biết bắt phân tích gói liệu, xác định số thơng số đường truyền (băng thông, trễ…) hệ thống mạng XXIX THẢO LUẬN Giới thiệu Wireshark phần mềm thu thập gói tin truyền mạng, sau thực để hiển thị khuôn dạng liệu gói tin dạng tường minh Wireshark sử dụng thiết bị giám sát truyền đường mạng Cấu trúc tin TCP + 32 64 96 128 160 160/192+ - Một gói tin TCP gồm phần: Header Data Header Data - Phần header có 11 trường 10 trường bắt buộc Trường thứ 11 tùy chọn (options) Source port: Số hiệu cổng máy tính gửi Destination port: Số hiệu cổng máy tính nhận Sequence number: Trường có nhiệm vụ Nếu cờ SYN bật số thứ tự gói ban đầu byte gửi có số thứ tự cộng thêm Nếu khơng có cờ SYN số thứ tự byte Acknowledgement number: Nếu cờ ACK bật giá trị trường số thứ tự gói tin mà bên nhận cần Data offset: Trường có độ dài bít quy định độ dài phần header (tính theo đơn vị từ 32 bít) Phần header có độ dài tối thiểu từ (160 bit) tối đa 15 từ (480 bít) Reserved: Dành cho tương lại có giá trị 35 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Flags: bao gồm cờ: URG (cho trường urgent pointer): ACK: cho trường acknowledgement PSH: hàm push RST: thiết lập lại đường truyền SYN: đồng lại số thứ tự FIN: không gửi thêm số liệu Window: Số byte nhận giá trị trường báo nhận ACK Checksum: Dành 16 bit kiểm tra cho phần header data 16 bít trường kiểm tra bổ sung tổng tất từ 16 bít gói tin Trong trường hợp số octet (khối bít) header liệu lẻ octet cuối bổ sung với bít Các bít khơng truyền Khi tính tổng, giá trị trường kiểm tra thay Urgent pointer: Nếu cờ URG bật giá trị số từ 16 bit mà số thứ tự gói tin (sequence number) cần dịch trái Options: trường tùy chọn Phần data: Trường cuối không thuộc header Giá trị trường thông tin dành cho tầng (trong mơ hình lớp OSI) Thơng tin giao thức tầng không rõ phần header mà phụ thuộc vào cổng chọn Cấu trúc tin UDP + 32 64 - Phần header UDP chứa trường liệu, có trường tùy chọn: Source Port Checksum Source Port: Trường xác định cổng người gửi thơng tin có ý nghĩa muốn nhận thông tin phản hồi từ người nhận Nếu không dùng đến đặt Destination Port: Trường xác định cổng nhận thông tin, trường cần thiết Length: Trường có độ dài 16 bit xác định chiều dài toàn datagram: phần header liệu Chiều dài tối thiểu byte gói tin khơng có liệu, có header Checksum: Trường checksum 16 bit dùng cho việc kiểm tra lỗi phần header liệu Cấu trúc tin ICMP bits type - ICMP sử dụng tầng Network để trao đổi thông tin, 32 bit (4 byte đầu) gói tin ICMP giống cho loại thông điệp, nội dung byte lại lệ thuộc vào trường type trường code Các gói tin ICMP chia làm hai loại “query message” “error message” 36 Bài thí nghiệm môn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Cấu trúc tin ARP Octest Offset 10 12 14 16 18 20 22 24 26 - Hardware type: Trường xác định loại network protocol Ví dụ: Ethernet - Protocol type: Trường xác định internetwork protocol máy đích (đối với IPv4, có giá trị 0x0800) - Hardware length: Chiều dài (trong octet) địa vật lý Địa Ethernet kích thước octet - Protocol length: Chiều dài (tính theo octet) địa sử dụng giao thức lớp (Các giao thức lớp quy định PTYPE.) Kích thước địa IPv4 octet - Operation: Xác định hoạt động mà người gửi thực hiện: cho request, cho reply - Sender hardware address: Địa vật lý máy gửi - Sender protocol address: Địa mạng máy gửi - Target hardware address: Địa vật lý máy nhận tin ARP - Target protocol address: địa mạng máy nhận tin ARP XXX YÊU CẦU VỀ PHẦN MỀM Phần mềm: Wireshark XXXI TRÌNH TỰ THÍ NGHIÊM Capturing Packets Đầu tiên khởi động chương trình chọn thành phần Interface List để bắt đầu hoạt động Nếu muốn giám sát lưu lượng mạng qua mạng Wireless chọn card mạng Wifi Interface List tương ứng, sau click vào Start: 37 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 6.1: Giao diện khởi động Wireshark Ngay sau đó, thấy gói liệu bắt đầu xuất hiện, Wireshark “bắt” gói – package vào hệ thống mạng: Hình 6.2 Cửa sổ WireShark Nếu muốn tạm ngừng bắt gói tin bạn click vào Stop Chúng ta thấy có nhiều màu sắc khác nhau, bao gồm: xanh cây, xanh da trời đen Wireshark dựa vào chế để giúp người dùng phân biệt loại traffic khác Ta theo dõi kỹ mặc định màu sắc gói tin cách: Trên cơng cụ chọn Edit Coloring Rules Lọc gói tin 38 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Nhập thông tin vào ô Filter, sau nhấn Apply nhấn Enter Ví dụ, gõ arp nhìn thấy gói liệu ARP Hình 6.4 Lọc packets Inspecting Packets Click vào package để kiểm tra phần thơng tin cụ thể Hình 6.5: Thơng tin cụ thể packets Export Packets Dissections Mục đích: Xuất thơng tin file Excel, phục vụ cho việc tính tốn Băng thơng Vào file Export Packets Disections as CSV file 39 Bài thí nghiệm môn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Xuất sổ chọn lưu file Kết xuất file Excel - Sẽ có tất trường tương ứng wireshark - Tính delay gói tin (∆ t ¿: ∆ t = tR – tT tT: thời điểm gói tin gửi tR thời điểm nhận gói tin phúc đáp - Dựa vào tính băng thơng 40 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội L B= ∆ t B: Băng thông (bit/s) L: Length chiều dài gói tin ∆ t: Khoảng thời gian từ t2 t1 XXXII KẾT LUẬN Qua thí nghiệm này, sinh viên làm quen với phần mềm Wireshark, biết cách bắt gói tin, đọc thơng tin gói tin, lưu thơng tin gói tin dạng Excel để tiện cho việc tính tốn Băng thơng XXXIII CÂU HỎI KIỂM TRA Trong gói tin ARP request ARP reply xác định IP nguồn IP đích ARP request: sources 192.168.1.13, DES: 192.168.1.1 ARP reply: sources 192.168.1.1, DES: 192.168.1.13 Tại gói ICMP khơng có số port nguồn đích Vì ICMP giap thức layer mơ hình OSI nên khơng có port chri giao thức từ layer trở nên mưới xác định port Tính delay gói tin ARP ∆ t=t p−tT =64.843512−64.841165=0.002347 Tính băng thơng đường truyền khoảng thời gian phút B=L/ ∆t = 174(bit/s) 41 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội BÀI THÍ NGHIỆM MỘT SỐ ỨNG DỤNG MẠNG - FIREWALL I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Bài thí nghiệm giúp sinh viên tạo topology đơn giản sau sử dụng POX Controller để điều khiển mạng, sau thêm flow-entry để tạo firewall đơn giản XXXIV.THẢO LUẬN Các điều khiển mạng dùng mạng OpenFlow gồm có: điều khiển mạng mặc định, POX, POX, SNAC (giao diện Web để quản lý OpenFlow switch), Beacon (Java) Tuy nhiên điều khiển mạng đáng ý điều khiển mạng POX POX điều khiển mở, phát triển ngôn ngữ Python, cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ, dễ dàng tạo thêm module Mục đích POX gồm: Cung cấp platform cho phép người lập trình, phát triển mạng triển khai ý tưởng lĩnh vực mạng, sử dụng phần cứng thật Các nhà phát triển điều khiển tất kết nối mạng gồm có: forwarding, routing… Ngồi POX cịn điều khiển flow-table switch Cung cấp phần mềm quản lý mạng hữu ích cho tổng đài (operator), gồm có việc quản lý tập trung cho tất switch mạng, điều khiển truy nhập người dùng Phương thức hoạt động POX: POX chạy riêng rẽ máy quản lý việc chuyển tiếp tin nhiều switch khác Trong q trình mơ phỏng, giả lập POX chạy máy với đồ hình mạng tạo Mininet POX cung cấp giao diện lập trình giúp cho nhà phát triển sử dụng dễ dàng lấy thông tin kiện mạng, can thiệp vào lưu lượng, điều khiển định chuyển mạch switch tạo lưu lượng Khi có flow xuất trọng mạng, gói gửi đến điều khiển mạng POX, thực được: định xem chuyển tiếp gói mạng, định tuyến cho gói tin, thu thập thơng tin thống kê, chỉnh sửa gói flow xem thêm gói khác flow để thu thập thêm nhiều thông tin POX đơn platform, việc điều khiển mạng thực phần tử chức POX gọi POX component, component thực thi chức riêng biệt định tuyến, chuyển mạch, xác thực Có thể chạy lúc nhiều POX component với chức điều khiển khác làm cho việc điều khiển quản lý mạng trở nên hoàn hảo Các ứng dụng điều khiển mạng POX kết hợp với nhận biết kiện mạng (network event), can thiệp vào lưu lượng mạng, điều khiển định tuyến switch tạo lưu lượng Các thành phần POX: 42 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội Các thành phần Stock: POX kèm với số thành phần stock Một số thành phần cung cấp chức cốt lõi, số cung cấp tính tiện lợi, số ví dụ Sau số thành phần stock POX forwarding.l2_learning: Thành phần làm cho OpenFlow switch hoạt động thiết bị switch layer Thành phần học địa lớp (địa MAC), flow cài đặt match với nhiều trường header tốt forwarding.l3_learning: Thành phần biến OpenFlow switch thành thiết bị không router switch layer 2, switch layer Nó dùng làm ví dụ tốt việc sử dụng thư viện gói tin POX để kiểm tra xây dựng tin ARP request ARP reply openflow.spanning_tree: Được sử dụng để khám phá phần tử để xây dựng đồ hình mạng, xây dựng spanning tree sau disable port không nằm spanning tree Kết topo không bị loop Chú ý thành phần không liên quan tới Spanning Tree Protocol openflow.discovery: sử dụng để khám phá topo mạng việc gửi tin LLDP tới switch web.webcore: Thành phần webcore khởi động webserver tiến trình POX Các thành phần khác giao tiếp với để cung cấp nội dung tĩnh động riêng chúng proto.dhcpd: Nó đơn giản DHCP server Mặc lấy địa 192.168.0.254 cấp IP cho DHCP client dải địa 192.168.0.1 đến 192.168.0.253 với DNS server Default Gateway DHCP server Phát triển thành phần tự tạo: Là thành phần mà ta tự phát triển cho POX Trong số trường hợp, phải xây dựng thành phần làm muốn XXXV YÊU CẦU VỀ THIẾT BỊ Để thực thí nghiêm cần PC chạy Ubuntu 12.04, cài đặt sẵn Mininet POX Controller XXXVI.TRÌNH TỰ THÍ NGHIÊM Trong thí nghiệm, sinh viên tiến hành tạo topology đơn giản Mininet sau chạy POX Controller để điều khiển mạng, cuối thêm flow-entry vào switch để tạo firewall đơn giản Tạo topology đơn giản Mininet Chạy lệnh sudo mn topo single,3 controller remote Mininet tạo topology đơn giản gồm switch host user@machinename:~$ sudo mn topo single,3 controller remote * Creating network * Adding controller Unable to contact the remote controller at 127.0.0.1:6633 * Adding hosts: h1 h2 h3 * Adding switches: s1 * Adding links: 43 Bài thí nghiệm môn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) Viện Điện tử - Viễn thông Đại học Bách khoa Hà Nội (h1, s1) (h2, s1) (h3, s1) * Configuring hosts h1 h2 h3 * Starting controller c0 * Starting switches s1 * Starting CLI: mininet> Hình 7.1 Topology switch kết nối host Sau tạo topology thành công, sinh viên tiến hành chạy module POX để mạng hoạt động ổn định cách chạy lệnh sau cửa sổ terminal khác cd pox/ /pox.py openflow.discovery forwarding.l2_learning Lúc này, mạng hoạt động ổn định, sinh viên tự kiểm tra lệnh pingall Tạo firewall đơn giản Chức tường lửa ngăn không cho gói tin từ host nằm blacklist qua switch Để làm việc này, sinh viên cần sử dụng action DROP flow-entry Khi gói tin đến switch, match với trường flow-entry (địa nguồn/địa đích/loại giao thức), switch xử lý theo action flow-entry, action DROP nên switch loại bỏ gói tin, khơng xử lý Trong thí nghiệm này, giả sử mạng hoạt động ổn định, phát truy cập trái phép từ host 1, admintrastor install flow-entry với trường địa nguồn địa host 1, trường action DROP, tồn gói tin từ host qua switch bị DROP Để làm việc ta cần install flow-entry vào switch với nội dung sau: sudo ovs-ofctl add-flow s1 dl_type=0x0800,priority=65500,nw_src= 10.0.0.1,action=DROP priority = 65500 priority cao nhất, để tránh xung đột với flow-entry khác switch Sau install flow-entry, host ping đến host khác mạng 44 Bài thí nghiệm mơn Cơ sở Truyền số liệu (ET4070) XXXVII KẾT LUẬN Qua thí nghiệm này, sinh viên làm quen với POX, controller phổ biển SDN, đồng thời hiểu rõ chế hoạt động Firewall đơn giản XXXVIII CÂU HỎI KIỂM TRA Khi topology có loop, POX cần chạy module để mạng hoạt động ổn định ? Trả lời: POX cần bật module spanning tree để topology tự bỏ di kết nối để xố bỏ vịng loop, từ mạn kết nối hoàn toàn 45 ... động Open vSwitch Qua thí nghiệm tiến hành tạo topology đơn giản mininet tạo flow- entry cho Open vSwitch để host ping với AI THẢO LUẬN Mininet hệ thống cho phép thử nghiệm mạng lớn máy tính Mininet. .. thực thí nghiệm cần máy tính chạy Ubuntu 12.04 cài sẵn phần mềm mininet IV TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM Trong thí nghiệm, sinh viên tiến hành tạo topology mininet, sau add flow- entry cho Open vSwitch Tạo. .. TỰ THÍ NGHIÊM Trong thí nghiệm, sinh viên tiến hành tạo topology đơn giản Mininet sau chạy POX Controller để điều khiển mạng, cuối thêm flow- entry vào switch để tạo firewall đơn giản Tạo topology
Ngày đăng: 01/12/2022, 09:37
Xem thêm:
