OVS节点同时实现转发功能和伺服器终端功能的验证实验
一、实验目的
OpenvSwitch简称OVS，是一款高质量、多次层的虚拟交换软体，可以实现物理设备之间、虚拟设备之间以及物理设备和虚拟设备之间的数据交换。本次实验主要验证以下方案的可行性：当一台设备同时安装OVS和一些伺服器应用时，该设备既可以作为转发节点转发数据，也可以作为终端节点被访问。
二、实验环境
本次实验的实验环境如图所示，主机A与主机B的有线网卡通过有线网路相连（非直连），主机B的无线网卡和主机C通过一个无线转发设备（无线路由器）相连。主机A作为客户端来访问主机C中搭建的apache2伺服器，主机B和主机C中均装有OVS软体，支持数据包的转发功能。
三、逻辑拓扑
本次实验的逻辑拓扑如图所示，主机B的两个物理网卡分别挂在了br0和br1两个虚拟网桥上，10.8.0.111和192.168.0.104分别为br0和br1的地址，物理网卡没有地址；同理，主机C的无线网卡也挂在了虚拟网桥br0上，192.168.0.102为br0的地址，无线网卡没有地址。主机B的br0为主机A的网关，主机B的br1为主机C的网关。本实验要实现A能够通过OVS的转发和处理，成功访问到C中搭建的apache2伺服器。
四、实验步骤及讲解
1.软体安装
在主机B和主机C中安装OVS软体，使用如下命令：
sudo apt-get install openvswitch-switch #安装OVS
在主机C中安装apache2伺服器：
sudo apt-get install apache2 #安装apache2
2.配置环境
将主机B中物理网卡的IP地址清除：
sudo ifconfig enp3s0 0 #清除B中有线网卡的IP地址
sudo ifconfig wlx002f82818d37 0 #清除B中无线网卡的IP地址
在主机B中用OVS创建虚拟网桥br0和br1：
sudo ovs-vsctl add-br br0 #在B中创建br0
sudo ovs-vsctl add-br br1 #在B中创建br1
将有线网卡挂在br0上，将无线网卡挂在br1上：
sudo ovs-vsctl add-port br0 enp3s0 #将有线网卡enp3s0挂在br0上
sudo ovs-vsctl add-port br1 wlx002f82818d37 #将无线网卡wlx002f82818d37挂在br1上
此时虚拟网桥下会有一条默认的流表，为了排除这条流表对实验的干扰，将这条流表清除：
sudo ovs-ofctl del-flows br0 #将br0中的默认流表清除
sudo ovs-ofctl del-flows br1 #将br1中的默认流表清除
为br0和br1配置相应的IP地址：
sudo ifconfig br0 10.8.0.111/24 #给br0配置IP地址
sudo ifconfig br1 192.168.0.104/24 #给br1配置IP地址
同理，在主机C上也进行类似的操作：
sudo ifconfig wlp3s0 0 #清除C中无线网卡的IP地址
sudo ovs-vsctl add-br br0 #在C中创建br0
sudo ovs-vsctl add-port br0 wlp3s0 #将无线网卡wlp3s0挂在br0上
sudo ovs-ofctl del-flows br0 #将br0中的默认流表清除
sudo ifconfig br0 192.168.0.102/24 #给br0配置IP地址
至此，实验环境配置完成，之后进行添加流表的工作。
3.添加主机B中的流表
为了正确地添加流表，需要先了解主机A在访问主机C时的整个通信流程。以主机A ping 主机C为例，首先A需要知道自己的网关（B中的br0）的MAC地址，因此需要在br0中添加流表保证arp协议数据包可以通过enp3s0到达br0，同时br0可以根据arp请求进行正确的响应，且响应数据包可以通过enp3s0网口发出。为了实现上述过程，我们利用ovs流表动作项里的normal来完成，normal表示数据包按照正常的L2/L3处理，使用如下指令：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,arp,actions=normal #匹配br0中所有arp数据包，并按照正常的处理流程处理
主机A在获取到自己网关的MAC地址后，会发送目的地址为192.168.0.102的ICMP请求包，该请包首先会到达enp3s0，为了让数据包可以利用br0转发，我们需要配置相应的流表来实现。在这里，我们同样使用normal动作：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_src=10.8.0.0/24,actions=normal #匹配br0中源地址为10.8.0.0/24网段的数据包，并按照正常的处理流程处理
数据包经过br0处理后，下一步是通过br1转发给C，br1要实现转发，首先得获取C的MAC地址，因此，在br1中加入允许arp数据包处理的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br1 table=0,arp,actions=normal #匹配br1中所有arp数据包，并按照正常的处理流程处理
当br1获取到C的MAC地址后，会把数据包从网口wlx002f82818d37发出，需要添加相应的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br1 table=0,ip,ip_dst=192.168.0.0/24,actions=normal #匹配br1中目的地址为192.168.0.0/24网段的数据包，并按照正常的处理流程处理
至此，数据包从A到C的过程中B的流表配置完毕，数据包已经从网口wlx002f82818d37发出。在处理C的ICMP响应包时，只需要配类似的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br1 table=0,ip,ip_src=192.168.0.0/24,actions=normal #匹配br1中源地址为192.168.0.0/24网段的数据包，并按照正常的处理流程处理
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_dst=10.8.0.0/24,actions=normal #匹配br0中目的地址为10.8.0.0/24网段的数据包，并按照正常的处理流程处理
4.添加主机C中的流表
当主机A访问主机C的apache2伺服器时，主机C的网口wlp3s会获取到http请求数据包，我们此时希望将该数据包交给上层的apache2应用来处理，而不是转发出去。为了实现这一功能，我们还是采用normal动作，按照Linux内核的正常处理流程，该数据包的目的地址是自己，所以内核会上交上层的应用处理数据包，指令如下：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_dst=192.168.0.102,actions=normal #匹配目的地址为192.168.0.102（本地）的数据包，并按照正常的处理流程处理
同时，还应该加一条反向的流表，使得http响应数据包可以正常发出：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,ip,ip_src=192.168.0.102,actions=normal #匹配源地址为192.168.0.102（本地）的数据包，并按照正常的处理流程处理
添加上述两条流表后，会发现依然不能正常访问，这是因为流表中没有对arp数据包的处理项，导致主机C的网关无法获取到主机C的MAC地址，因此需要添加一条针对arp数据包的流表：
sudo ovs-ofctl add-flow br0 table=0,arp,actions=normal #匹配br0中所有arp数据包，并按照正常的处理流程处理
至此，所有流表配置完成，主机A可以正常访问主机C中的apache2伺服器，访问结果如下图所示：
五、实验结果
根据本次实验可知，利用OVS软体中的normal动作，可以实现转发节点同时作为伺服器终端提供服务，同时，在转发时合理使用normal动作，可以很大程度上兼容传统的网路协议，而不需要人为配置相关协议的流表项进行处理。
感谢@柳玉儿
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