OVS節點同時實現轉發功能和伺服器終端功能的驗證實驗
一、實驗目的
OpenvSwitch簡稱OVS，是一款高質量、多次層的虛擬交換軟體，可以實現物理設備之間、虛擬設備之間以及物理設備和虛擬設備之間的數據交換。本次實驗主要驗證以下方案的可行性：當一台設備同時安裝OVS和一些伺服器應用時，該設備既可以作為轉發節點轉發數據，也可以作為終端節點被訪問。
二、實驗環境
本次實驗的實驗環境如圖所示，主機A與主機B的有線網卡通過有線網路相連（非直連），主機B的無線網卡和主機C通過一個無線轉發設備（無線路由器）相連。主機A作為客戶端來訪問主機C中搭建的apache2伺服器，主機B和主機C中均裝有OVS軟體，支持數據包的轉發功能。
三、邏輯拓撲
本次實驗的邏輯拓撲如圖所示，主機B的兩個物理網卡分別掛在了br0和br1兩個虛擬網橋上，10.8.0.111和192.168.0.104分別為br0和br1的地址，物理網卡沒有地址；同理，主機C的無線網卡也掛在了虛擬網橋br0上，192.168.0.102為br0的地址，無線網卡沒有地址。主機B的br0為主機A的網關，主機B的br1為主機C的網關。本實驗要實現A能夠通過OVS的轉發和處理，成功訪問到C中搭建的apache2伺服器。
四、實驗步驟及講解
1.軟體安裝
在主機B和主機C中安裝OVS軟體，使用如下命令：
sudo apt-get install openvswitch-switch #安裝OVS
在主機C中安裝apache2伺服器：
sudo apt-get install apache2 #安裝apache2
2.配置環境
將主機B中物理網卡的IP地址清除：
sudo ifconfig enp3s0 0 #清除B中有線網卡的IP地址
sudo ifconfig wlx002f82818d37 0 #清除B中無線網卡的IP地址
在主機B中用OVS創建虛擬網橋br0和br1：
sudo ovs-vsctl add-br br0 #在B中創建br0
sudo ovs-vsctl add-br br1 #在B中創建br1
將有線網卡掛在br0上，將無線網卡掛在br1上：
sudo ovs-vsctl add-port br0 enp3s0 #將有線網卡enp3s0掛在br0上
sudo ovs-vsctl add-port br1 wlx002f82818d37 #將無線網卡wlx002f82818d37掛在br1上
此時虛擬網橋下會有一條默認的流表，為了排除這條流表對實驗的干擾，將這條流表清除：
sudo ovs-ofctl del-flows br0 #將br0中的默認流表清除
sudo ovs-ofctl del-flows br1 #將br1中的默認流表清除
為br0和br1配置相應的IP地址：
sudo ifconfig br0 10.8.0.111/24 #給br0配置IP地址
sudo ifconfig br1 192.168.0.104/24 #給br1配置IP地址
同理，在主機C上也進行類似的操作：
sudo ifconfig wlp3s0 0 #清除C中無線網卡的IP地址
sudo ovs-vsctl add-br br0 #在C中創建br0
sudo ovs-vsctl add-port br0 wlp3s0 #將無線網卡wlp3s0掛在br0上
sudo ovs-ofctl del-flows br0 #將br0中的默認流表清除
sudo ifconfig br0 192.168.0.102/24 #給br0配置IP地址
至此，實驗環境配置完成，之後進行添加流表的工作。
3.添加主機B中的流表
為了正確地添加流表，需要先了解主機A在訪問主機C時的整個通信流程。以主機A ping 主機C為例，首先A需要知道自己的網關（B中的br0）的MAC地址，因此需要在br0中添加流表保證arp協議數據包可以通過enp3s0到達br0，同時br0可以根據arp請求進行正確的響應，且響應數據包可以通過enp3s0網口發出。為了實現上述過程，我們利用ovs流表動作項里的normal來完成，normal表示數據包按照正常的L2/L3處理，使用如下指令：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,arp,actions=normal #匹配br0中所有arp數據包，並按照正常的處理流程處理
主機A在獲取到自己網關的MAC地址後，會發送目的地址為192.168.0.102的ICMP請求包，該請包首先會到達enp3s0，為了讓數據包可以利用br0轉發，我們需要配置相應的流表來實現。在這裡，我們同樣使用normal動作：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_src=10.8.0.0/24,actions=normal #匹配br0中源地址為10.8.0.0/24網段的數據包，並按照正常的處理流程處理
數據包經過br0處理後，下一步是通過br1轉發給C，br1要實現轉發，首先得獲取C的MAC地址，因此，在br1中加入允許arp數據包處理的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br1 table=0,arp,actions=normal #匹配br1中所有arp數據包，並按照正常的處理流程處理
當br1獲取到C的MAC地址後，會把數據包從網口wlx002f82818d37發出，需要添加相應的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br1 table=0,ip,ip_dst=192.168.0.0/24,actions=normal #匹配br1中目的地址為192.168.0.0/24網段的數據包，並按照正常的處理流程處理
至此，數據包從A到C的過程中B的流表配置完畢，數據包已經從網口wlx002f82818d37發出。在處理C的ICMP響應包時，只需要配類似的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br1 table=0,ip,ip_src=192.168.0.0/24,actions=normal #匹配br1中源地址為192.168.0.0/24網段的數據包，並按照正常的處理流程處理
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_dst=10.8.0.0/24,actions=normal #匹配br0中目的地址為10.8.0.0/24網段的數據包，並按照正常的處理流程處理
4.添加主機C中的流表
當主機A訪問主機C的apache2伺服器時，主機C的網口wlp3s會獲取到http請求數據包，我們此時希望將該數據包交給上層的apache2應用來處理，而不是轉發出去。為了實現這一功能，我們還是採用normal動作，按照Linux內核的正常處理流程，該數據包的目的地址是自己，所以內核會上交上層的應用處理數據包，指令如下：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_dst=192.168.0.102,actions=normal #匹配目的地址為192.168.0.102（本地）的數據包，並按照正常的處理流程處理
同時，還應該加一條反向的流表，使得http響應數據包可以正常發出：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_src=192.168.0.102,actions=normal #匹配源地址為192.168.0.102（本地）的數據包，並按照正常的處理流程處理
添加上述兩條流表後，會發現依然不能正常訪問，這是因為流表中沒有對arp數據包的處理項，導致主機C的網關無法獲取到主機C的MAC地址，因此需要添加一條針對arp數據包的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,arp,actions=normal #匹配br0中所有arp數據包，並按照正常的處理流程處理
至此，所有流表配置完成，主機A可以正常訪問主機C中的apache2伺服器，訪問結果如下圖所示：
五、實驗結果
根據本次實驗可知，利用OVS軟體中的normal動作，可以實現轉發節點同時作為伺服器終端提供服務，同時，在轉發時合理使用normal動作，可以很大程度上兼容傳統的網路協議，而不需要人為配置相關協議的流表項進行處理。
感謝@柳玉兒
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