基于广播网络实验内容（Python）.zip

# 基于广播网络实验内容 ## 实验内容 1、实现节点广播的 broadcast_packet 函数 2、验证广播网络能够正常运行 - 从一个端节点 ping 另一个端节点 3、验证广播网络的效率 - 在 three_nodes_bw.py 进行 iperf 测量 - 两种场景： H1: iperf client; H2, H3: servers （h1 同时向 h2 和 h3 测量） H1: iperf server; H2, H3: clients （h2 和 h3 同时向 h1 测量） 自己动手构建环形拓扑，验证该拓扑下节点广播会产生数据包环路 ## 设计思路及结果验证 ### 实现节点广播 #### 设计思路 本实验需要在已有代码框架的基础上实现 `main.c` 中的 `broadcast_packet` 函数。 注意到，如要实现广播网路，则非接受节点若收到数据包，需要将数据包从其他端口转发出去。因此，该函数的伪代码如下： ``` foreach iface in iface_list: if iface != rx_iface: iface_send_packet(iface, packet, len); ``` （注：`iface_list` 保存所有端口的信息） 在该实验中，该函数的具体实现如下: ```c void broadcast_packet(iface_info_t *iface, const char *packet, int len) { // TODO: broadcast packet fprintf(stdout, "TODO: broadcast packet here.\n"); iface_info_t * iface_entry = NULL; list_for_each_entry(iface_entry, &instance->iface_list, list) { if (iface_entry -> fd != iface -> fd) { iface_send_packet(iface_entry, packet, len); } } } ``` 其中，`instance_iface` 保存所有端口的信息，iface_list 中的表项利用 fd 来进行区分。 #### 结果验证 利用 `three_nodes_bw.py` 拓扑文件打开 `Mininet`，互相 `ping` 三个节点使之能通，测试结果如下： ###### `h1` 节点 ping `h2` 节点和 `h3` 节点：  上图中 `10.0.0.2` 和 `10.0.0.3` 分别表示 `h2` 和 `h3` 节点。如图，`h1` 节点可以 `ping` 通 `h2` 节点和 `h3` 节点。 ###### `h2` 节点 ping `h1` 节点和 `h3` 节点：  上图中 `10.0.0.1` 和 `10.0.0.3` 分别表示 `h1` 和 `h3` 节点。如图，`h2` 节点可以 `ping` 通 `h1` 节点和 `h3` 节点。 ###### `h3` 节点 ping `h1` 节点和 `h2` 节点：  上图中 `10.0.0.1` 和 `10.0.0.2` 分别表示 `h1` 和 `h2` 节点。如图，`h3` 节点可以 `ping` 通 `h1` 节点和 `h2` 节点。 ##### 进行 iperf 测试，验证广播网络的链路利用效率，测试结果如下： ###### `h1`: `iperf client`; `h2`,`h3`: `iperf servers`：  上图中 `h1` 节点同时向 `h2` 节点和 `h3` 节点测量，可以看出 `h1` 节点时向 `h2` 节点和 `h3` 节点的发送带宽分别为 `2.92Mbps` 和 `3.89Mbps`。`h2` 节点和 `h3` 节点的接收带宽分别为 `2.89Mbps` 和 `3.88Mbps`。 而在拓扑文件中，`h1 -> b1` 的带宽为 `20Mbps`，`b1 -> h2` 的带宽为 `10Mbps`,`b1 -> h3` 的带宽为 `10Mbps`。因此带宽的利用率为 `34.05%`。 ###### `h1`: `iperf server`; `h2`,`h3`: `iperf client`:  上图中 `h2` 节点和 `h3` 节点同时向 `h1` 节点测量，可以看出 `h1` 节点时接收 `h2` 节点和 `h3` 节点的接收带宽分别为 `4.14Mbps` 和 `3.76Mbps`。`h2` 节点和 `h3` 节点的发送带宽分别为 `4.31Mbps` 和 `3.82Mbps`。 同样的，在拓扑文件中，`h1 -> b1` 的带宽为 `20Mbps`，`b1 -> h2` 的带宽为 `10Mbps`,`b1 -> h3` 的带宽为 `10Mbps`。因此带宽的利用率为 `39.5%`。 ### 构建环形拓扑网络 #### 设计思路 本实验的代码在 `three_nodes_bw.py` 代码的基础上进行改写，实现在 `circle_topo.py` 中，构建了一个各节点间带宽为 20Mbps 的环形拓扑。关键代码实现如下： ```python class BroadcastTopo(Topo): def build(self): h1 = self.addHost('h1') h2 = self.addHost('h2') b1 = self.addHost('b1') b2 = self.addHost('b2') b3 = self.addHost('b3') self.addLink(h1, b1, bw=20) self.addLink(h2, b2, bw=20) self.addLink(b1, b2, bw=20) self.addLink(b1, b3, bw=20) self.addLink(b2, b3, bw=20) if __name__ == '__main__': check_scripts() topo = BroadcastTopo() net = Mininet(topo = topo, link = TCLink, controller = None) h1, h2, b1, b2, b3 = net.get('h1', 'h2', 'b1', 'b2', 'b3') h1.cmd('ifconfig h1-eth0 10.0.0.1/8') h2.cmd('ifconfig h2-eth0 10.0.0.2/8') clearIP(b1) clearIP(b2) clearIP(b3) for h in [ h1, h2, b1, b2, b3 ]: h.cmd('./scripts/disable_offloading.sh') h.cmd('./scripts/disable_ipv6.sh') net.start() CLI(net) net.stop() ``` #### 结果验证 通过 `h1# ping -c 1 10.0.0.2` 指令，抓包看到一个数据包不断被转发，测试结果如下图： `h1` 显示结果：  `h2` 利用 `wireshark` 抓包结果：   由上图可知，数据包在该环形拓扑中被不断转发。