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摘要：随着SDN（软件定义网络）技术的发展，SDN的学习人群越来越庞大，在没有SDN交换机的情况下，学习者通常会选择Mininet作为SDN网络模拟和学习的重要工具。作为一种轻量级SDN网络构建和测试平台，Mininet可以模拟出丰富多样的网络类型，因此了解Mininet网络拓扑类型及掌握其构造方法是SDN的模拟学习和测试的第一步，对实验教学有着非常重要的意义。
关键词：Mininet；SDN；软件定义网络；OpenDayLight；Openflow
本文引用格式：肖桂霞.Mininet网络拓扑类型及其构造方法综述[J].教育现代化,2020,7(50):16-18.
Survey of Mininet Network Topology Types and Construction Methods
XIAO Gui-xia
(Modern Educational Technology Center of Changde Vocational Technical College,Changde Hunan)
Abstract:With the development of SDN(Software Defined Network)technology,the learning population of SDN is becoming larger and larger.Without SDN switch,learners usually choose Mininet as an important tool for SDN network simulation and learning.As a lightweight SDN network construction and testing platform,Mininet can simulate a variety of network types,so understanding the Mininet network topology types and mastering its construction method is the first step of SDN simulation learning and testing,which is of great significance to experimental teaching.
Key words:Mininet;SDN;Software defined network;Opendaylight;Openflow
一、Mininet概述
SDN[1,2]全名为（Software Defined Network）即软件定义网络，一种新型的网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现网络流量的灵活控制，为网络及应用提供了良好的平台。
Mininet[3-5]是一个网络仿真器，也可简单理解为SDN网络系统中的一种基于进程虚拟化平台，它支持OpenFlow、Open vSwith等各种协议，它可以在单个Linux内核上模拟和运行一个完整的网络主机、链接和交换机，在同一台计算机上且有助于互动开发、测试和演示。简而言之，Mininet的虚拟主机，交换机，链接和控制器是真实的（它们只是使用软件而不是硬件创建的），并且大多数情况下它们的行为类似于分立的硬件元素。Mininet主机的行为就像真机一样：你可以ssh到它（如果你启动sshd并将网络桥接到它在单个Linux内核上你的主机）并运行任意程序（包括安装在底层Linux系统上的任何东西）。你运行的程序可以通过看似真正的以太网发送数据包接口，具有给定的链接速度和延迟。数据包通过具有给定数量的排队的真实以太网交换机，路由器或中间盒进行处理。
二Mininet网络拓扑类型及其构造方法
本文所用控制器为OpenDayLight，OpenDayLight和Mininet安装方法在此不再赘述。OpenDayLight启动后默认监听6653端口。如图1。
通过sudo mn，仅通过control选项指定连接控制器（具体命令为sudo mn--controller=re mote,ip=127.0.0.1,port=6653），可以启动Mininet，并默认创建一个最简单的拓扑结构，包含一台openflow交换机和两个主机，如下图2。
通过--topo选项可以进行多样化拓扑创建，支持单交换机结构（同反向结构）、线性结构、树形结构、环形结构和其他自定义拓扑结构。
（一）单交换机结构
单交换机结构创建选项形如--topo=single,n。使用该选项会模拟一个openflow交换机和n个主机，所有主机均连接到交换机，交换机与控制器连接。如创建3个主机的命令如下，拓扑如图3所示。
sudo mn--topo=single,3--controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6653
（二）线性结构
线性结构创建选项为--topo=linear,n。使用该选项能模拟出n个交换机，n个主机，每个主机均与独立的交换机连接，所有交换机汇聚到控制器。如创建3个主机的命令如下，拓扑如图4。
sudo mn--topo=linear,3--controller=remote,ip=127.0.0.1,port=6653
（三）树形结构
树形结构创建选项为--topo=tree,fanout=n,depth=m（也可以用--topo=tree,m的形式，扇出缺省为2），fanout称为扇出，depth称为深度，扇出决定每层分支设备节点数，深度为主机到根openflow交换机经历的层级数，树形结构总共有台n的m次幂个主机。2扇出3层树形结构包含8台主机，构造命令如下，拓扑如图5。
sudo mn--topo=tree,fanout=2,depth=3--cont roller=remote,ip=127.0.0.1,port=6653
（四）环形拓扑
环形拓扑创建选项为--topo=torus,n,m（n，m均要求大于等于3），生成n*m个openflow交换机，每个交换机连接一台主机，交换机之间保持与另外4台交换机连接，生成不同于完全网络的双向环形网络结构，主要为网络结构复杂，稳定性要求非常高的网络做冗余考虑。3*3和3*4的双向环形网络结构如下图6，图7所示。
（五）其他自定义结构
自定义拓扑需要预先将拓扑结构写在python脚本里，脚本存放位置在~/mininet/custom下，可根据已有样例脚本修改主机、交换机及其连接关系。
拓扑创建通过--custom选项指向自定义脚本，以及--topo mytopo来构建自定义拓扑。生成一个左3右1的自定义网络拓扑（见图8）的命令如下，自定义脚本见图9，addHost函数创建主机，addSwitch创建openflow交换机，addLink创建主机、交换机等设备和节点之间的连接，简单易上手。
sudo mn--custom~/mininet/custom/31.py--topo mytopo--switch ovsk--controller remote,ip=127.0.0.1,port=6653
三总结
通过对mininet支持的网络类型参数分析和实验，发现mininet总共支持minimal、reversed、single、linear、tree、torus等六种网络的快速构建，以及脚本自定义构建。但是从网络拓扑结构上来看，主要的网络结构有single（其中minimal和reversed也可以归为single）、linear、tree、torus、脚本自定义5种。本文详细描述了各种不同拓扑结构网络的创建方法，希望能对SDN各种不同网络的组建和模拟有所帮助。
参考文献
[1]The road to SDN[J].Nick Feamster,Jennifer Rexford,Ellen Z egura.ACM SIGCOMM Com puter Com m unication Review.2014(2).
[2]张朝昆,崔勇,唐翯翯,等.软件定义网络(SDN)研究进展[J].软件学报,2015,26(01):62-81.
[3]李艳,郝志安,李宁,等.基于mininet的SDN架构仿真研究[J].计算机与网络,2014,40(05):57-59.
[4]唐俊勇,王辉.基于Mininet的SDN仿真与建模研究[J].电子设计工程,2018,26(12):78-82+87.
[5]张连成,奚琪,郭毅,等.基于Mininet模拟环境的软件定义网络实验课程设计[J].计算机教育,2015(06):104-107.
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