ĐỀ tài TRIỂN KHAI một MẠNG SDN đơn GIẢN

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG CỤ ĐƯƠC SỬ DỤNG TRONG DEMO

VMware Workstation Pro 15

Hình 1.1 Logo VMware Workstation Pro 15

VMware Workstation là phần mềm ảo hóa hàng đầu của VMware Inc., cung cấp giải pháp ảo hóa máy tính để bàn cho người dùng Windows Sau 15 năm phát triển, Workstation Pro đã nhận được nhiều giải thưởng và hỗ trợ người dùng khi hệ điều hành không tương thích, mang lại trải nghiệm sử dụng phong phú và hiệu suất mượt mà Phiên bản VMware Workstation Pro đặc biệt nổi bật với những tính năng ưu việt.

15 mới nhất đã được ra mắt kỷ niệm 20 năm ra đời sau sự thành công của phiên bản VMware Workstation Pro 14

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

Hình 1.2 Giao diện VM ware workstation 15.5 pro

VMware Workstation Pro là phần mềm ảo hóa mạnh mẽ chạy trên hệ điều hành Windows và Linux phiên bản x64, cho phép người dùng tạo và quản lý nhiều máy ảo (VM) trên một máy tính vật lý Mỗi máy ảo có khả năng chạy hệ điều hành riêng biệt, bao gồm cả các phiên bản của Microsoft, đồng thời hoạt động song song với hệ điều hành chính.

Windows , Linux , BSD và MS-DOS

Các tính năng chính của phần mềm VMware Workstation:

 Chạy cùng lúc nhiều hệ điều hành khác nhau trên cùng một máy tính.

 Tạo máy ảo với bất kì hệ điều hành nào như Windows, Linux,…

 Chạy, di chuyển, chia sẻ, kết nối các máy ảo với nhau một cách đơn giản, dễ sử dụng.

 Hỗ trợ cài đặt hàng trăm hệ điều hành với các công nghệ điện toán đám mây với vùng chứa như là Kubernetes , Docker

Ensure secure connections with VMware vSphere, ESXi, or other server and workstation systems to effectively manage and control virtual machines (VMs) and physical servers.

 Tối đa hóa phần cứng, năng suất cho phép dễ dàng thêm và xóa các máy tính ảo từ máy tính bạn.

VMware Workstation 15 có gì mới:

 Tương thích hoàn toàn với hệ điều hành mới nhất của Windows là Windows 10

 Hỗ trợ OpenGL 3.3 và DirectX 10

 Hỗ trợ và tương thích tốt với các màn hình có độ phân giải 4K (Ultra HD)

 Hỗ trợ tính năng One-Click-SSH cho các máy ảo Linux nếu bạn đang sử dụng Windows 10 phiên bản 1803 hoặc lớn hơn.

API Rest mới được bổ sung có nhiều điểm tương đồng với Fusion 10, cho phép người dùng tự động hóa các tác vụ của máy ảo (VM) trong quy trình làm việc Tính năng này giúp nhanh chóng triển khai, cấu hình và tắt nóng các máy tính ảo một cách hiệu quả.

MININET

Mininet là ứng dụng mã nguồn mở trên GitHub, cho phép mô phỏng các thiết bị như máy tính đầu cuối và thiết bị chuyển mạch, cùng với quá trình trao đổi thông tin giữa chúng Đây là công cụ quan trọng cho cộng đồng mã nguồn mở SDN, thường được sử dụng để mô phỏng, kiểm tra và xác minh các ứng dụng mới của SDN.

Mininet cho phép thiết lập một mạng lưới đơn giản một cách nhanh chóng, giúp người dùng dễ dàng chạy, chỉnh sửa và gỡ lỗi.

Có thể tùy chỉnh để tạo ra nhiều loại topo mạng khác nhau, từ một mạng đơn giản chỉ với một switch và vài thiết bị đầu cuối, đến các mạng lớn hơn và phức tạp hơn.

Gói tin chuyển tiếp có thể được tùy chỉnh nhờ vào việc thiết lập quy tắc của Mininet thông qua giao thức OpenFlow, cho phép các thiết kế SDN hoạt động hiệu quả.

Putty

PuTTY là một trình giả lập thiết bị đầu cuối mạnh mẽ, cho phép người dùng kết nối qua nhiều giao thức mạng như SSH, Telnet và Rlogin Nó hỗ trợ kết nối qua các cổng khác nhau, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong việc quản lý các phiên làm việc từ xa.

PuTTY ban đầu được phát triển cho hệ điều hành Microsoft Windows, nhưng sau đó đã được mở rộng để hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác như Unix, Linux, Symbian, Windows Mobiles và Windows Phone.

PuTTY là một công cụ mạnh mẽ hỗ trợ nhiều biến thể trên các thiết bị đầu cuối từ xa an toàn, cung cấp khả năng điều khiển SSH với các khóa mã hóa và nhiều giao thức khác nhau như 3DES, Arcfour, Blowfish, và DES Nó cũng hỗ trợ xác thực bằng khóa công khai và các lớp giao tiếp mạng tương thích với IPv6 Ngoài ra, PuTTY hỗ trợ các chương trình nén OpenSSH và có thể được sử dụng với kết nối cổng nối tiếp trong mạng LAN.

Xming

Chương trình Xming là một máy chủ hiển thị miễn phí, hoạt động trên hệ điều hành Windows mà không cần trình mô phỏng Được phát hành từ năm 2007, Xming là phần mềm mã nguồn mở, giúp người dùng dễ dàng sử dụng trong môi trường máy tính của mình.

Ubuntu

Ubuntu là phần mềm mã nguồn mở miễn phí, cho phép người dùng tự do chạy, sao chép, phân phối, nghiên cứu, thay đổi và cải tiến theo giấy phép GNU GPL Được tài trợ bởi Canonical Ltd, do Mark Shuttleworth, một doanh nhân người Nam Phi, sở hữu, Ubuntu không được bán mà Canonical thu lợi từ việc cung cấp hỗ trợ kỹ thuật Việc phát triển Ubuntu dưới dạng mã nguồn mở giúp Canonical tận dụng tài năng của các nhà phát triển bên ngoài mà không cần phải tự phát triển tất cả các thành phần của hệ điều hành.

Ubuntu là một hệ điều hành Linux nổi bật với tính bảo mật cao, khả năng tùy biến linh hoạt và hiệu suất làm việc ấn tượng Nó sở hữu giao diện bắt mắt và dễ sử dụng, cho phép người dùng cài đặt ứng dụng một cách đơn giản Ngoài ra, Ubuntu còn hỗ trợ việc sao lưu dữ liệu dễ dàng và được hỗ trợ bởi một cộng đồng người dùng lớn mạnh.

Ubuntu đi kèm với nhiều phần mềm mã nguồn mở trong đĩa cài đặt, cho phép người dùng sử dụng ngay lập tức Các ứng dụng bao gồm bộ văn phòng LibreOffice (từ phiên bản 10.04), trình duyệt Firefox, quản lý email Evolution, ứng dụng nhắn tin Empathy, phần mềm tải torrent Transmission và công cụ chỉnh sửa đồ họa GIMP Về phương tiện truyền thông, Ubuntu tích hợp trình phát và rip CD Sound Juicer, quản lý thư viện nhạc Banshee, trình xem phim Totem Movie Player và công cụ ghi âm Sound.

Recorder Một số ứng dụng nhỏ như chụp màn hình, máy tính toán, các trò chơi bài và trò chơi giải đố cũng có sẵn.

Việc cài đặt ứng dụng trong Ubuntu có nhiều phương tiện, phổ biến nhất là dùng Ubuntu Sofware Center Ngoài ra, người sử dụng có thể dùng Synaptic

Package Manager công cụ nâng cao, giúp cài đặt từng gói con của ứng dụng; hoặc sử dụng các công cụ dòng lệnh như apt-get, aptitude

MobaXterm

MobaXterm là một công cụ đầu cuối mạnh mẽ dành cho Windows, cho phép người dùng kết nối và điều khiển máy tính từ xa thông qua máy chủ ảo X11 Đây là lựa chọn lý tưởng cho các quản trị viên hệ thống và người dùng cá nhân, giúp tối ưu hóa quá trình quản lý và điều hành.

Những tính năng chính của MobaXterm:

 Kết nối và điều khiển máy tính từ xa thông qua máy chủ ảo X11 hiệu quả.

 Hữu ích dành cho những người quản lý, quản trị hệ thống hay đối với cá nhân.

 Thiết kế với bộ hoàn chỉnh các câu lệnh của Unix cho phép người dùng điều khiển máy tính ở bất kỳ đâu.

 Thiết kế di động không cần cài đặt khi sử dụng.

 Tăng tốc độ kết nối.

 Chuyển đổi giữa hai màn hình máy tính dễ dàng.

XÂY DỰNG MỘT MẠNG SDN ĐƠN GIẢN

Mô hình mạng SDN triển khai

Mô hình mạng gồm có: 1 CO (bộ điều khiển), 3 Switch và 4 Host

Triển khai mạng SDN đơn giản

 Khởi động phần mềm Mininet chạy trên Oracle VM VirtualBox

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MỘT MẠNG SDN ĐƠN GIẢN

Hình 2.2 Phần mềm Mininet chạy trên VM Ware

 Đăng nhập vào Mininet với:

 Password: mininet (lưu ý: ký tự trong phần password không được hiển thị)

 Sau đó nhấn enter để thực hiện tiến trình đăng nhập vào

Hình 2.3 Đăng nhập vào Mininet

Lấy IP để sử dụng bên MobaXterm bằng lệnh ip add

 Sau khi đăng nhập thành công

 Chọn >Session >Chọn tiếp vào SSH

 Remote Host ta điền IP vừa lấy được ở Vmware mininet

 Specify Usename thì là mininet

Hình 2.4:Đăng nhập Moba Xterm Professional Khởi động và tiếp tục nhập Password : mininet

Khởi tạo một file topo3sw-4h.py với lệnh: touch topo3s-4h.py

Sửa file mới tạo 3s4h với lệnh: vi topo3sw-4h.py

Nhấn i để hiện inset(để có thể chỉnh sửa) sau đó nhấn Esc để xóa

 Ta thực hiện chình sửa nội dung theo yêu cầu như sau:

 Câu lệnh =self.addHost(‘’) để thêm 1 Host.

 Câu lệnh =self.addSwitch(‘’) để thêm 1 Switch.

 Câu lệnh self.addLink(‘’) để thêm đường kết nối giữa các node.

Ta lưu lại bằng các ấn phím Esc và tiêos tục ấn :x để lưu và thoát

Hình 2.5 Nội dung file topo3sw-4h.py

Khởi chạy mạng vừa tạo bằng lệnh sudo mn custom topo3sw-4h.py topo tp mac switch ovsk controller remote

Hình 2.6 Khời động file topo3sw-4h.py

 Kiểm tra xem các thành phần đã hoạt động, kết nối vật lý và mạng đã được thiết lập bằng các lệnh:

 net : hiển thị interface trong các node.

 dump : hiển thị thông tin chi tiết tất cả các node.

 nodes : hiển thị các node hiện tại.

 links : hiển thị các đường nối.

Hình 2.7 Các lệnh kiểm tra các kết nối vật lý

 Như vậy, ta đã khởi tạo xong 1 mạng với mô hình topo hoạt động bình thường theo như đề bài đưa ra

CƠ CHẾ TẠO LUỒNG GIỮA CÁC HOST VÀ Ý NGHĨA FLOWTABLE

Cơ chế tạo luồng giữa các host

Để khởi chạy mạng đã tạo, bạn chỉ cần gõ lệnh: `sudo mn custom topo3sw-4h.py topo tp mac switch ovsk controller remote` (không cần gõ lại nếu đã khởi tạo) Mạng này bao gồm một bộ điều khiển, ba switch và bốn host.

Hình 3.1: Khởi tạo mạng đơn giản

 Gõ lệnh: pingall để thử các kết nối ta nhận được kết quả 100% dropped (0/12 received), vậy các host hiện tại chưa thể kết nối với nhau ở trong mạng này.

Hình 3.2: Kết quả kiểm tra các kết nối

CHƯƠNG 3 CƠ CHẾ TẠO LUỒNG GIỮA CÁC HOST VÀ Ý NGHĨA FLOWTABLE

 Sử dụng các lệnh: nodes, net, dump, link để kiểm tra các thông tin thành phần trong mạng.

 Ta có thể kiểm tra xem các thành phần trong mạng đã hoạt động, kết nối vật lý và mạng được thiết lập chưa:

 Node: Hiển thị các node trong mạng.

 Net: Hiển thị interface trong các node.

 Links : Hiển thị các đường nối giữa các host và switch trong mạng.

 Dump: Hiển thị các thông tin IP, các kết nối ethernet

Hình 3.3: nodes, net, dump, link

 Kiểm tra lại kết nối từ host 1 trước khi tạo luồng

Hình 3.4: Ping từ host1 tới các host còn lại

 Kiểm tra bảng luồng và tính năng của switch 1 bằng trình tiện ích ovs-ofctl Dùng lệnh: mininet> sh ovs-ofctl show s1

Hình 3.5: Kiểm tra bảng luồng của switch 1

 Thực hiện kiểm tra entry bằng câu lệnh: sh ovs-ofctl dump-flows s1 sh ovs-ofctl dump-flows s2 sh ovs-ofctl dump-flows s3

Ta thấy bảng luồng chưa có một entry nào vì ta chưa khởi động một bộ điều khiển nào,

To configure the flow for switches s1, s2, and s3, execute the following commands: for switch s1, use `sh sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=1,actions=output:normal` and `sh sudo ovs-ofctl add-flow s1 in_port=2,actions=output:normal` For switch s2, enter `sh sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=1,actions=output:normal`, `sh sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=2,actions=output:normal`, and `sh sudo ovs-ofctl add-flow s2 in_port=3,actions=output:normal` Finally, for switch s3, run `sh sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=1,actions=output:normal`, `sh sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=2,actions=output:normal`, and `sh sudo ovs-ofctl add-flow s3 in_port=3,actions=output:normal`.

Hình 3.7: Tạo luồng cho 3 con switch s1, s2, s3

 Sau đó kiểm tra lại các entry lần lượt bằng câu lệnh:

 sh ovs-ofctl dump-flows s1

 Kết quả hiển thị khi kiểm tra các entry

Hình 3.8 Kết quả hiển thị khi kiểm tra các entry

Sử dụng lệnh Pingall để kiểm tra kết nối trong mạng cho thấy kết quả 0% dropped (12/12 received), chứng tỏ rằng sau khi tạo luồng, các host đã kết nối thành công với nhau.

Hình 3.10 ping từ host1 tới các host còn lại

Sau khi tạo các luồng tại các Switch ta có thể kết nối và truyền dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng.

Ý nghĩa nội dung Flowtable

Flowtable hoạt động như một bảng định tuyến, kết nối các thiết bị mạng qua các cổng bằng cách sử dụng thông số như địa chỉ MAC, IP và Vlan tag Nó giúp chuyển các gói tin một cách hiệu quả, tối ưu hóa lưu lượng đường truyền Flowtable sẽ mở và tạo các luồng cần thiết tại các cổng khi có gói tin đi qua, đồng thời tự động ngắt các luồng OpenFlow khi các cổng không còn sử dụng, nhằm tối ưu tài nguyên mạng.

Trước khi chưa tạo luồng ta kiểm tra switch 1 thì không có bất cứ thông tin nào của các luồng cũng như các thành phần các Flow Table

Hình 3.7 Kiểm tra thuộc tính dump flows của switch 1

Sau khi thiết lập kết nối giữa các thiết bị, thông tin như Cookie, duration, table, và packet sẽ xuất hiện, tương ứng với từng luồng kết nối riêng biệt của các switch trong mạng.

Hình 3.82 Kiểm tra thuộc tính Dump Flow của các switch sau khi tạo luồng

Thực hiện tạo luồng đối với host 1 và host 4 sau đó kiểm tra kết nối bằng lệnh:pingall

Khi kết nối giữa hai host thành công, các host khác không thể gửi tin nhắn cho nhau Sau đó, chúng ta tạo một luồng mới giữa host 2 và host 3, rồi tiến hành kiểm tra kết nối bằng lệnh: pingall.

Hình 3.14Tạo luồng cho host 2 và host 3

Kết quả cho thấy host 2 và host 3 có khả năng kết nối và gửi tin nhắn cho nhau Tuy nhiên, luồng kết nối giữa host 1 và host 4 trước đó đã bị mất, khiến cho việc gửi tin nhắn giữa hai host này không còn khả thi.

Trong bảng FlowTable, mỗi switch chỉ cho phép tối đa 3 luồng, do đó chỉ có thể ping được 3 luồng gần nhất được tạo ra, trong khi các luồng trước đó sẽ tự động bị ngắt.

Để tạo luồng ping giữa tất cả các host, cần sử dụng tham số output:normal Khi thiết lập, chỉ cần khai báo các in_port cho switch, và controller sẽ tự động định tuyến để tìm luồng ra output đến các host trong mạng.

PHÂN TÍCH CÁC BẢN TIN GIAO THỨC OPENFLOW KHI KHỞI ĐỘNG MẠNG, PING VÀ TẠO LUỒNG

BẢN TIN HELLO

Trong quá trình khởi tạo kết nối, bộ chuyển mạch và bộ điều khiển trao đổi các bản tin Hello để thỏa thuận phiên bản giao thức OpenFlow Các bản tin Hello chứa vùng version, thể hiện phiên bản cao nhất của giao thức mà bên gửi hỗ trợ Bên nhận sẽ so sánh vùng version này với phiên bản của mình và chọn phiên bản thấp hơn Kết quả là cả bộ điều khiển và bộ chuyển mạch đều sử dụng phiên bản 1, với vùng xid nhận diện giao dịch có giá trị 19550283326.

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH CÁC BẢN TIN GIAO THỨC OPENFLOW KHIKHỞI ĐỘNG MẠNG, PING VÀ TẠO LUỒNG

BẢN TIN OFPT_FEATURE_REQUEST

Hình 4.9 Bản tin OFPT_FEATURE_REQUEST

Sau khi thực hiện thủ tục bắt tay để tạo kết nối bằng bản tin HELLO, bộ điều khiển sẽ gửi bản tin OFPT_FEATURES_REQUEST để xác định chuyển mạch và đọc các khả năng cơ bản của nó Trong quá trình thiết lập phiên, bộ điều khiển gửi bản tin này tới chuyển mạch, và chuyển mạch phải phản hồi bằng bản tin OFPT_FEATURES_REPLY, trong đó datapath_id được thiết lập là 1 Bản tin phản hồi sẽ cung cấp thông tin về khả năng của chuyển mạch, bao gồm số lượng gói tối đa có thể đệm (256 gói), số lượng bảng chuyển mạch hỗ trợ (254 bảng), thông tin các cổng của chuyển mạch (danh sách of_port_desc), và các hoạt động chuyển mạch có thể hỗ trợ.

Bản tin OFPT_FEATURE_REPLY

Hình 4.10 Bản tin OFPT_FEATURE_REPLY

Bản tin OFPT_SET_CONFIG

Hình 4.11 Bản tin OFPT_SET_CONFIG

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH CÁC BẢN TIN GIAO THỨC OPENFLOW KHI KHỞI ĐỘNG MẠNG, PING VÀ TẠO LUỒNG

 Bản tin OFPT_SET_CONFIG gởi từ bộ điều khiển đến bộ chuyển mạch để thiết lập độ hoạt động của chuyển mạch.

 Type = 9 : số đặc trưng cho bản tin OFPT_SET_CONFIG.

 Xid = 3848134575 : số nhận diện giao dịch.

 Length = 12 : chiều dài tính theo byte của bản tin OFPT_SET_CONFIG.

 Flags = 0 (0x00000000) OFPC_FRAG_NORMAL: cho biết các phân đoạn

IP được xử lý bình thường Xử lý ‘bình thường’ có nghĩa là sẽ có một nỗ lực để chuyển các phân đoạn qua các bảng OpenFlow.

Miss_send_len là 128 byte, đại diện cho số lượng byte của mỗi gói tin mà đường ống OpenFlow gửi đến bộ điều khiển khi không sử dụng hoạt động xuất đến cổng luận lý của bộ điều khiển.

Bản tin OF_PORT_STATUS

Hình 4.12 Bản tin OF_PORT_STATUS

 Khi port được thêm vào, thay đổi, hoặc xóa, datapath dùng bản tin

4.6 BẢN TIN: OF_PACKET_IN, OF_PACKET_OUT, OF_FLOW_ADD.

 Ta thực hiện lệnh ping 3 gói từ host 1 sang host 2 với câu lệnh h1 ping –c3 h2

Hình 4.13 Bản tin Packet in & Packet out

Trên wireshark ta sẽ bắt được một số bản tin: OF_PACKET_IN,

OF_PACKET_OUT, OF_FLOW_ADD.

Hình 4.14 Các bản tin nhận được khi gửi gói tin từ host 1 sang host 2

4.7 Bản tin OFPT_PACKET_IN

Hình 4.15 Bản tin OFPT_PACKET_IN

Packet_in được gửi từ cổng Src (TCP 59966) đến cổng Dst (TCP 6633) của bộ điều khiển Tin nhắn này được chuyển đến bộ điều khiển vì không trùng khớp với bất kỳ mục nào trong bảng luồng Cổng vào là port 1, với tổng chiều dài total_len là 42 Dữ liệu chứa trong vùng data là frame ethernet, đóng gói bản tin của giao thức ICMP - lệnh ping.

4.8 Bản tin OFPT_PACKET_OUT

Hình 4.16 Bản tin OFPT_PACKET_OUT

Packet_out : gởi từ bộ điều khiển Src Port (6653) đến chuyển mạch Dst Port

(59966), có buffer_id giống buffer_id của gói packet_in (262), danh sách action chỉ gồm một hoạt động xuất ra port 65531.

4.9 Bản tin OFPT_FLOW_MOD

Hình 4.17 Bản tin OFPT_FLOW_MOD

Bản tin OFPT_FLOW_MOD với vùng command = 0 cho phép thêm một luồng mới, điều khiển chuyển tiếp lưu lượng từ port 3 đến port 1 Luồng này có idle_timeout là 60 giây và hard_timeout là 0, nghĩa là nó sẽ hết hạn sau 60 giây không có lưu lượng.

Khi giá trị idletimeout đạt 0, bộ chuyển mạch cần gửi thông báo loại bỏ luồng đến bộ điều khiển khi hết thời gian 60 phút hoặc khi luồng bị xóa Đối với buffer_id = 257, bộ chuyển mạch phải lấy gói tương ứng từ bản tin packet_in (có buffer_id = 257) ra khỏi bộ đệm và xử lý qua toàn bộ đường ống OpenFlow sau khi luồng được thêm vào bản luồng.

Bản tin OFPT_PACKET_IN

Hình 4.15 Bản tin OFPT_PACKET_IN

Packet_in được gửi từ cổng TCP 59966 của bộ chuyển mạch đến cổng TCP 6633 của bộ điều khiển Bản tin này được chuyển đến bộ điều khiển vì không trùng khớp với bất kỳ mục nào trong bảng luồng Cổng vào là port 1, tổng chiều dài là 42, và vùng dữ liệu chứa frame ethernet, bao gồm bản tin ICMP (lệnh ping).

Bản tin OFPT_PACKET_OUT

Hình 4.16 Bản tin OFPT_PACKET_OUT

Packet_out : gởi từ bộ điều khiển Src Port (6653) đến chuyển mạch Dst Port

(59966), có buffer_id giống buffer_id của gói packet_in (262), danh sách action chỉ gồm một hoạt động xuất ra port 65531.

Bản tin OFPT_FLOW_MOD

Hình 4.17 Bản tin OFPT_FLOW_MOD

Bản tin OFPT_FLOW_MOD với vùng command = 0 cho phép thêm một luồng mới vào mạch Luồng này được cấu hình để điều khiển lưu lượng từ port 3 đến port 1, với idle_timeout là 60 giây và hard_timeout là 0, nghĩa là luồng sẽ tự động hết hạn sau 60 giây nếu không có lưu lượng nào được truyền qua.

Khi giá trị bằng 0, chuyển mạch cần gửi thông báo loại bỏ luồng đến bộ điều khiển khi đến thời hạn idletimeout (60 phút) hoặc khi luồng bị xóa Đối với buffer_id = 257, chuyển mạch phải lấy gói tương ứng trong bản tin packet_in (có buffer_id = 257) ra khỏi bộ đệm và xử lý nó qua toàn bộ đường ống OpenFlow sau khi luồng này được thêm vào bản luồng.

TÌM HIỂU VÀ TRIỂN KHAI BỘ ĐIỀU KHIỂN SDN: OPENDAYLIGHT

Giới thiệu

OpenDaylight là phần mềm mã nguồn mở cho Software Defined Networking (SDN), cung cấp khả năng kiểm soát tập trung và lập trình linh hoạt cho các thiết bị mạng thông qua giao thức mở Hỗ trợ OpenFlow và các giải pháp mạng khác, OpenDaylight tối ưu hóa hiệu năng mạng bằng cách kết nối nhanh chóng và thông minh Controller của OpenDaylight cung cấp northbound APIs cho các ứng dụng, cho phép thu thập thông tin mạng, chạy thuật toán kiểm soát và phân tích, từ đó tạo ra các quy tắc mới cho mạng Được phát triển bằng ngôn ngữ Java, OpenDaylight có thể hoạt động trên bất kỳ môi trường nào hỗ trợ Java, nhưng để đạt hiệu suất tối ưu, nên chạy trên môi trường Linux với JVM tối thiểu 1.7.

Kiến trúc Opendaylight

Kiến trúc Opendaylight gồm 5 lớp logic

CHƯƠNG 5: TÌM HIỂU VÀ TRIỂN KHAI BỘ ĐIỀU KHIỂN OPENDAYLIGHT

Các ứng dụng mạng và dịch vụ bao gồm các ứng dụng logic để kiểm soát và giám sát hành vi mạng cũng như các ứng dụng thương mại Những ứng dụng này tận dụng bộ điều khiển để thu thập thông tin mạng, thực hiện phân tích thông qua các thuật toán và sau đó sử dụng bộ điều khiển để thiết lập các quy tắc mới khi cần thiết.

Ví dụ: Dlux(Opendaylight user Experience) ,DdoS(Distributed Denial of Service) Protection,OpenStack Neutron,SDNI Wrapper,VTN(Virtual Tenant Network) Coordinator

API là một tập hợp các giao diện chung cho các chức năng điều khiển OpenDaylight, hỗ trợ khung Open Service Gateway Initiative (OSGi) và API REST hai chiều Khung OSGi được áp dụng cho các ứng dụng hoạt động trong cùng không gian địa chỉ với bộ điều khiển, trong khi API REST, dựa trên web, phục vụ cho các ứng dụng không cùng không gian địa chỉ hoặc thậm chí không chạy trên cùng một máy với bộ điều khiển.

- Các chức năng và dịch vụ: Các chức năng và dịch vụ điều khiển SDN

Hình 5.2 Các Dịch Vụ Chú thích:

 DOCSIS Abstraction:Data over Cable Service Interface Specification

Lớp trừu tượng dịch vụ (SAL) cung cấp cái nhìn tổng quát về các tài nguyên mặt bằng dữ liệu, cho phép các chức năng điều khiển hoạt động độc lập với giao diện và giao thức hướng nam.

- Giao diện và giao thức Southbound: Hỗ trợ OpenFlow, các giao thức khác theo tiêu chuẩn Nam, và giao diện nhà cung cấp cụ thể.

Hình 5.4 Giao diện Southbound Chú thích:

 OVSDB:Open vSwitch Database Protocol

 PCEP:Path Computation Element Protocol

 CAPWAP: Control and Provisioning of Wireless Access Points

 SXP:Source-Group Tag eXchange Protocol

 SNMP:Simple Network Management Protocol

 SNBI:Secure Network Bootstrapping infrastructure

 LACP:Link Aggregation Controll Protocol

 COPS:Common Open Policy Service

Kiến trúc OpenDaylight có những đặc điểm nổi bật, bao gồm mặt phẳng điều khiển và chức năng mặt phẳng ứng dụng, cho phép các nhà quản lý mạng doanh nghiệp và viễn thông triển khai phần mềm nguồn mở trên máy chủ riêng để cấu hình SDN Điều này không chỉ giúp tạo ra các sản phẩm với chức năng và dịch vụ bổ sung, mà còn mang lại tính linh hoạt cao hơn nhờ không bị ràng buộc với OpenFlow hay bất kỳ giao diện hướng nam cụ thể nào khác SAL là yếu tố then chốt trong thiết kế, cho phép bộ điều khiển hỗ trợ nhiều giao thức và cung cấp dịch vụ thống nhất cho các chức năng bộ điều khiển và ứng dụng SDN Khung OSGi hỗ trợ liên kết động các plug-in cho các giao thức hướng nam, trong khi người quản lý dịch vụ duy trì đăng ký để lập bản đồ các yêu cầu dịch vụ với tính năng tương ứng, giúp tối ưu hóa việc tương tác với thiết bị mạng.

Hình 5.5 Các Lớp Trừu Tượng

OpenDaylight nổi bật với phần mềm được thiết kế mô đun và linh hoạt, cho phép triển khai dễ dàng Tất cả mã nguồn được phát triển bằng Java và chạy trên Java Virtual Machine (JVM) riêng, giúp nó tương thích với mọi loại phần cứng và hệ điều hành hỗ trợ Java.

REST

Representational State Transfer (REST) là một kiến trúc tiêu chuẩn để xác định các API, đặc biệt trong việc xây dựng API hướng Bắc cho bộ điều khiển SDN Một API RESTful, tức là API tuân thủ các nguyên tắc của REST, không phải là một giao thức hay ngôn ngữ cụ thể.

Để một API được coi là RESTful, nó cần tuân thủ sáu yêu cầu cơ bản Những yêu cầu này nhằm tối đa hóa khả năng mở rộng và đảm bảo tính độc lập cũng như khả năng tương tác của các tương tác phần mềm, đồng thời cung cấp một phương thức đơn giản để phát triển các API.

REST giả định rằng các khái niệm truy cập dựa trên web là cần thiết cho sự tương tác giữa ứng dụng và dịch vụ của API Mặc dù REST không quy định chi tiết cụ thể của API, nhưng nó đặt ra các ràng buộc về cách thức tương tác giữa ứng dụng và dịch vụ Sáu yêu cầu cơ bản của REST bao gồm:

 Hệ thống được phân lớp

 Mã hóa theo yêu cầu

Bộ điều khiển tập trung và phân tán

Trong thiết kế kiến trúc, một yếu tố quan trọng là quyết định giữa việc sử dụng bộ điều khiển tập trung đơn lẻ hay bộ điều khiển phân tán để quản lý các công tắc trong mặt bằng dữ liệu.

Bộ điều khiển tập trung là máy chủ quản lý tất cả các switches trong mạng, nhưng trong các doanh nghiệp lớn, việc sử dụng một bộ điều khiển duy nhất có thể gây khó khăn Thay vào đó, một giải pháp hiệu quả hơn là chia mạng thành các miền SDN không trùng lặp, hay còn gọi là "SDN islands", được quản lý bởi các bộ điều khiển phân tán, giúp tối ưu hóa quản lý và nâng cao hiệu suất mạng.

Hình 5.6 Cấu trúc miền SDN

Lý do sử dụng miền SDN bao gồm những điều sau:

Bộ điều khiển SDN có giới hạn về khả năng quản lý số lượng thiết bị, vì vậy trong một mạng lớn, việc triển khai nhiều bộ điều khiển SDN là cần thiết để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

- Độ tin cậy: Việc sử dụng nhiều bộ điều khiển tránh rủi ro khi một bộ điều khiển duy nhất xảy ra lỗi.

Nhà cung cấp dịch vụ có thể áp dụng các chính sách bảo mật khác nhau cho từng miền SDN, cho phép một miền được thiết kế riêng cho nhóm khách hàng cụ thể với chính sách bảo mật tùy chỉnh Điều này có thể bao gồm yêu cầu không tiết lộ một số thông tin mạng như topo mạng cho các bên ngoài.

Triển khai gia tăng trong mạng lưới của hãng truyền thông công cộng có thể bao gồm cả hạ tầng kế thừa và không kế thừa Việc chia mạng thành nhiều miền SDN cho phép quản lý linh hoạt và dễ dàng Bộ điều khiển có thể được sắp xếp trong một khu vực nhỏ hoặc phân tán rộng rãi, tùy thuộc vào nhu cầu Các bộ điều khiển đặt gần nhau cung cấp lưu lượng cao, phù hợp cho trung tâm dữ liệu, trong khi bộ điều khiển phân tán thích hợp cho các mạng lưới nhiều điểm Thông thường, bộ điều khiển được phân bố theo chiều ngang để tối ưu hóa hiệu suất mạng.

CHƯƠNG 5: TÌM HIỂU VÀ TRIỂN KHAI BỘ ĐIỀU KHIỂN OPENDAYLIGHT phân tán bao gồm việc duy trì cơ sở dữ liệu được phân chia và nhân rộng về topo và các tham số mạng, và các chức năng giám sát/thông báo Chức năng thứ hai bao gồm việc kiểm tra xem bộ điều khiển có còn hoạt động hay không và điều phối các thay đổi trong việc chuyển đổi các bộ điều khiển sang bộ điều khiển.

Opendaylight SDNi

IETF đã phát triển một bản đặc tả kỹ thuật gọi là SDNi, định nghĩa các yêu cầu chung để thiết lập luồng lưu lượng ngang hàng và trao đổi thông tin về khả năng tiếp cận qua nhiều tên miền SDNi không định nghĩa giao thức SDN ở hướng Đông/Tây mà cung cấp các nguyên tắc cơ bản cho việc phát triển giao thức Các chức năng của SDNi được nêu rõ trong đặc tả này.

Thiết lập luồng lưu lượng ngang hàng từ các ứng dụng cung cấp thông tin quan trọng như yêu cầu truy cập, chất lượng dịch vụ (QoS) và các mức dịch vụ phù hợp trên nhiều tên miền trong mạng định nghĩa bằng phần mềm (SDN).

Trao đổi thông tin về khả năng tiếp cận giữa các miền SDN sẽ cho phép luồng dữ liệu duy nhất di chuyển qua các miền này, trong đó mỗi bộ điều khiển sẽ lựa chọn con đường tối ưu nhất từ các đường dẫn có sẵn.

SDNi phụ thuộc vào các loại tài nguyên và khả năng quản lý của các bộ điều khiển trong từng miền, vì vậy việc triển khai SDNi theo phương thức mở là rất quan trọng để hỗ trợ các khả năng mới SDN cho phép thay đổi, dẫn đến sự linh động trong dữ liệu trao đổi giữa các bộ điều khiển Do đó, cần thiết phải có một số trao đổi siêu dữ liệu để SDNi có thể chia sẻ thông tin về các khả năng chưa xác định Các loại thông điệp cho SDNi dự kiến sẽ bao gồm nhiều dạng khác nhau.

 Cập nhật khả năng tiếp cận.

 Thiết lập/cập nhật yêu cầu (bao gồm cả yêu cầu về khả năng ứng dụng như

QoS, tốc độ dữ liệu, độ trễ ).

Cập nhật khả năng bao gồm các tính năng mạng như tốc độ dữ liệu và chất lượng dịch vụ (QoS), cũng như khả năng của hệ thống và phần mềm có sẵn trong miền.

Trong kiến trúc OpenDaylight, khả năng SDNi cho phép kết nối nhiều bộ điều khiển OpenDaylight trong mạng và chia sẻ thông tin về topology Khả năng này tuân thủ theo đặc tả IETF cho chức năng SDNi Ứng dụng SDNi có thể được triển khai trên bộ điều khiển OpenDaylight và bao gồm ba thành phần chính.

 Trình kết hợp SDNi: Plug-in SDNi hướng Bắc hoạt động như một trình tổng

 hợp để thu thập thông tin mạng như topo, thống kê và định danh máy chủ lưu trữ.

 Plug-in này có thể phát triển để đáp ứng nhu cầu về dữ liệu mạng được yêu cầu chia sẻqua các bộ điều khiển SDN liên kết.

 SDNi REST API: API SDNi REST thu thập thông tin tổng hợp từ plug-in

 hướng Bắc (trình kết hợp SDNi).

 SDNi Wrapper: Wrapper SDNi BGP có trách nhiệm chia sẻ và thu thập thông

 tin gửi/nhận từ các bộ điều khiển liên kết.

Triển khai OpenDaylight

Cài đặt máy ảo Ubuntu

Cài đặt môi trường Java cho Ubuntu:

 Dùng lệnh: sudo apt-get -y install openjdk-8-jre sudo update-alternatives config java để nâng cấp cấu hình

 Lệnh nano ~/.bashrc để mở rồi thêm export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-8-openjdk-amd64/jre (thêm JAVA_HOME vào môi trường làm việc Ubuntu)

Hình 5.8 Kích Hoạt Java trong môi trường Ubuntu

 Lệnh echo $JAVA_HOME để kiểm tra lại $JAVA_HOME

 Dùng lệnh wget để tải file cài đặt OpenDaylight: wget https://nexus.opendaylight.org/content/groups/public/org/opendaylight/integr ation/distribution-karaf/0.6.4-Carbon/distribution-karaf-0.6.4-Carbon.tar.gz

 Lệnh tar –xvf distribution-karaf-0.6.4-Carbon.tar.gz để giải nén file vừa tải

 Khởi động OpenDaylight bằng lệnh: cd distribution-karaf-0.6.4-Carbon/ (đi đến file opendaylight)

/bin/karaf (khởi động OpenDaylight)

Hình 5.9:Khi cài đặt hoàn tất Opendaylight trên ubuntu

Sau khi Opendaylight được khởi động,ta dùng lệnh feature:list –installed để hiển thị danh sách các tính năng hiện có của Opendaylight

Tiếp theo là lệnh feature:install odl-restconf odl-l2switch-switch

Dùng lệnh feature:list | grep odl-dlux để hiển thị các tính năng cần cài đặt

Cuối cùng ta dùng lệnh feature:install odl-dluxapps-applications odl-dluxapps- nodes odl-dluxapps-topology odl-dluxapps-yangui odl-dluxapps-yangvisualizer odl-

CHƯƠNG 5: TÌM HIỂU VÀ TRIỂN KHAI BỘ ĐIỀU KHIỂN OPENDAYLIGHT Để kiểm tra lại các tính năng đã được cài đặt hay chưa,ta dùng lệnh feature:list – installed

Sau khi cài đặt và khởi động OpenDaylight,ta tiến hành kết nối topo mạng 3 switch

4 host với bộ điều khiển OpenDaylight

Tại giao diện của Mininet,ta dùng lệnh cd mininet/custom để đi đến file topo mạng

3 switch 4 host đã được tạo

To connect the controller to the network topology, execute the command `sudo mn controller=remote,ip2.168.43.244,port=53 custom 3s4h.py topo mytopo`, where `ip2.168.43.244` is the IP address of the Ubuntu virtual machine hosting the OpenDaylight controller, and `3s4h.py` is the file defining a topology with 3 switches and 4 hosts.

Vậy là ta đã xây dựng xong topo mạng 3 switch 4 host dùng bộ điều khiểnOpenDaylight

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	3,19 MB