网络拓扑构建

Posted 2022-06-20 mb62aec13b7df8a

系统整体拓扑结构图

逻辑上，系统整体拓扑包括三部分：

• E-UTRAN（接入网），包括上网用的终端UE和接收无线信号的基站（eNB）。
• EPC（核心网），包括三个核心网元（mme、hss和spgw）。其中mme负责管理终端接入的过程；hss为数据库，负责存储用户数据；spgw为网关，负责与外网连通。
• DPI检测网络，是一个软件定义网络。其中有一个SDN交换机作为入口交换机，将用户上网数据进行镜像，进入DPI检测网络；再由控制器分发给若干个DPI节点，进行深度包检测。

实现上，系统的各个部分：

• E-UTRAN（这部分目前还不确定）。UE由华为E3276s-920上网卡、写有用户数据的白卡，以及测试用机器组成。eNB硬件部分为ettus-research公司的软件定义产品，USRP-B210；硬件部分为oai的接入网代码（openairinterface5g）。
• EPC。硬件部分由thinkpad-t430笔记本承担（i7-3630QM,16G-DDR3），软件部分为oai的核心网代码（openair-cn）。
• DPI检测网络。这部分由自建台式机组成（r7 3700x，32G-DDR4），用虚拟机（virtualbox 6.1）运行的Ubuntu18.04操作系统作为基底，利用mininet+ovs+ryu的方式组建SDN网络；DPI检测部分采用ntopng开源软件。
• 互联网。这部分为自建台式机连接的网络，目前为止是F217实验室校园网。
• 各部分的连接方式：

• eNB与UE。无线连接，通过空中接口进行交互。
• eNB与EPC。USRP-B210通过usb线与thinkpad-t430直连。
• EPC内部。EPC内各个网元为单独进程，通过进程交互方式传输数据。
• EPC与DPI检测网络。由自建台式机启用移动热点，thinkpad-t430连接到移动热点的方式。
• DPI检测网络内部。Ubuntu虚拟机设置桥接网卡，桥接到自建台式机移动热点的无线网卡上，然后在mininet运行时将该网卡设置为其中一个ovs交换机的一个接口。
• DPI检测网络与互联网。自建台式机通过网线连接到F217实验室网络。

SDN网络与物理端口结合

参考帖子：​​Mininet主机与真实网络互通方案实现​​

本质上是利用mininet/examples/hwintf.py来做这个事情，代码很短，贴在下面：

#!/usr/bin/python

"""
This example shows how to add an interface (for example a real
hardware interface) to a network after the network is created.
"""

import re
import sys

from mininet.cli import CLI
from mininet.log import setLogLevel, info, error
from mininet.net import Mininet
from mininet.link import Intf
from mininet.topolib import TreeTopo
from mininet.util import quietRun

def checkIntf( intf ):
    "Make sure intf exists and is not configured."
    config = quietRun( ifconfig %s 2>/dev/null % intf, shell=True )
    if not config:
        error( Error:, intf, does not exist!\\n )
        exit( 1 )
    ips = re.findall( r\\d+\\.\\d+\\.\\d+\\.\\d+, config )
    if ips:
        error( Error:, intf, has an IP address,
               and is probably in use!\\n )
        exit( 1 )

if __name__ == __main__:
    setLogLevel( info )

    # 命令行参数传入要加载的物理端口名（默认是eth1）
    intfName = sys.argv[ 1 ] if len( sys.argv ) > 1 else eth1
    info( *** Connecting to hw intf: %s % intfName )

    info( *** Checking, intfName, \\n )
    checkIntf( intfName )

    info( *** Creating network\\n )
    net = Mininet( topo=TreeTopo( depth=1, fanout=2 ) )

    switch = net.switches[ 0 ]
    info( *** Adding hardware interface, intfName, to switch,
          switch.name, \\n )
    # 关键代码：将物理端口给sdn交换机设置上
    _intf = Intf( intfName, node=switch )

    info( *** Note: you may need to reconfigure the interfaces for 
          the Mininet hosts:\\n, net.hosts, \\n )

    net.start()
    CLI( net )
    net.stop()

整段代码关键部分就两：检查网卡是否可用和把网卡设置到ovs交换机上。

要将“物理网卡”（比如我用的是enp0s3）设置在ovs交换机上，必须保证这个端口没有被ubuntu系统本身使用，也就是要先停用该端口，停用的命令（其实就是清除ip）：

sudo ifconfig enp0s3 0.0.0.0

注：这个“物理网卡”实际上一点也不物理。因为Ubuntu虚拟机的网卡是桥接在windows的网卡上的，并且开启了混杂模式使得可以抓取到宿主机网卡的流量；而这个宿主机的网卡是开无线热点而虚拟出来的网卡，供thinkpad-t430连接。所以这个“物理网卡”仅仅对Ubuntu系统是物理网卡，而从整体上看是虚拟中的虚拟。

为了让mininet网络内部的主机能访问外网，需要给其配置对应的ip和路由等。例如：桥接的宿主机网卡ip地址为 192.168.137.1/24 ，那么可以这样设置mininet网络的主机（在mininet命令行模式下）：

# 配置ip地址
h1 ifconfig h1-eth0 192.168.137.231 netmask 255.255.255.0
# 配置默认网关
h1 route add default gw 192.168.137.1