软件定义网络技术与实战教程

紧跟技术发展

以软件定义网络（SDN）技术为核心

知识结合案例

扩充大量实验环节

理论联系实际

激发学习积极性与创造性

实验配套视频

双管齐下优化传统教学模式

随着云计算、大数据、物联网、人工智能等新技术与新业务的出现，互联网的结构和功能日趋复杂，网络管控的难度不断增加，网络新功能难以快速部署，为从根本上解决这些网络问题，业界一直在探索新的技术方案来提升网络的灵活性，其要义是打破网络的封闭架构，增强网络的可编程能力。经过多年的技术发展，软件定义网络（SDN）技术应运而生。

SDN是一种新型网络创新架构，它打破了传统网络的设计理念，将原来分布式控制的网络架构重构为集中控制的网络架构，将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，同时开放了网络可编程能力，提高了网络的灵活性和可管控性。

本书以理论与实践操作相结合的方式，介绍了SDN的核心原理、关键技术和典型应用。在内容设计上，本书既包含详细的理论和典型的案例，又有大量的实验环节，能激发学生的学习积极性与创造性，从而使学生学到更多有用的知识及掌握相关的技能。

本书介绍了SDN技术的基本概念、架构特征、关键技术和产业现状等，重点介绍转发控制分离的网络结构、主流南向接口协议、常用SDN控制器等相关知识，共包含7章。第1章主要介绍了SDN产生的背景及发展历程，SDN的概念及架构，以及SDN的应用场景，使读者对SDN的兴起和SDN的架构有全面的认识。第2章主要介绍了主流的SDN硬件交换机和SDN软件交换机，重点介绍了Open vSwitch的基础知识、安装部署及使用方法。第3章介绍了目前比较流行的开源控制器OpenDaylight、ONOS、Floodlight和RYU等，重点介绍了OpenDaylight的安装与使用方法。第4章介绍了目前常用的南向接口协议OpenFlow、OVSDB、NETCONF、XMPP和PCEP，重点介绍了OpenFlow的基本概念，流表、组表、计量表的原理和应用场景。第5章介绍了SDN北向接口的概念和常见的开源控制器的北向接口，重点介绍了使用Postman调用控制器北向接口的方法。第6章介绍了Mininet的基本概念、作用、实现原理、优势及使用方法。第7章通过项目实训，使读者更加深入地理解SDN架构体系及关键技术。

本书作者长期从事网络研究，对SDN有着系统深入的研究，还主持了信息网络综合实验平台的设计与开发。在此基础上，作者投入巨大精力编写本书，使得本书语言精练、通俗易懂，便于读者在较短时间内对SDN技术的使用有一个全面把握。本书适用于有一定网络基础知识的读者，也适用于高等职业院校相关专业的教师和学生及相关领域从业人员。

最后，感谢中国水利水电出版社的大力支持和高效工作，使本书能尽早与读者见面。由于编者水平有限，编写时间紧迫，书中难免会有不足与疏漏，恳请广大读者不吝指正。

申请实验环境资源，请发至邮箱：service@51openlab.com

前言

第1章 SDN概述 1
1.1 SDN简介 1
1.1.1 SDN的起源 1
1.1.2 SDN的定义 2
1.2 SDN的架构 3
1.2.1 概述 3
1.2.2 核心技术 4
1.3 SDN实现方案 7
1.4 SDN应用场景 8
1.4.1 园区网 8
1.4.2 数据中心 10
1.4.3 广域网 12
1.5 SDN的现状与未来 15
1.5.1 SDN的发展现状 15
1.5.2 SDN的未来展望 15
1.6 本章小结 17
1.7 本章练习 17
第2章 SDN交换机Open vSwitch 19
2.1 SDN交换机概述 19
2.1.1 SDN硬件交换机 19
2.1.2 SDN软件交换机 20
2.2 开源交换机Open vSwitch 22
2.2.1 Open vSwitch概述 22
2.2.2 Open vSwitch架构 23
2.2.3 Open vSwitch工作流程 26
2.2.4 Open vSwitch常用命令 26
2.2.5 Open vSwitch的安装 29
2.2.6 Open vSwitch的网桥配置 33
2.2.7 Open vSwitch的流表配置 35
2.3 本章小结 37
2.4 本章练习 37
第3章 SDN控制器OpenDaylight 39
3.1 SDN控制器概述 39
3.1.1 SDN开源控制器 39
3.1.2 SDN商用控制器 40
3.2 开源控制器OpenDaylight 40
3.2.1 OpenDaylight版本介绍 40
3.2.2 OpenDaylight项目介绍 43
3.2.3 OpenDaylight的管理 48
3.2.4 OpenDaylight L2Switch项目 55
3.2.5 使用OpenDaylight界面下发流表 60
3.3 本章小结 71
3.4 本章练习 71
第4章 SDN南向接口协议OpenFlow 72
4.1 SDN南向接口协议概述 72
4.1.1 OpenFlow协议 72
4.1.2 OVSDB管理协议 73
4.1.3 NETCONF协议 74
4.1.4 XMPP协议 74
4.1.5 PCEP协议 75
4.1.6 SDN南向接口协议小结 76
4.2 OpenFlow规范 76
4.2.1 OpenFlow起源 76
4.2.2 OpenFlow 1.0 78
4.2.3 OpenFlow 1.3 85
4.2.4 OpenFlow的未来 94
4.3 OpenFlow实战 95
4.3.1 OpenFlow协议连接过程分析 95
4.3.2 OpenFlow Flow-mod消息分析 100
4.3.3 OpenFlow Packet-in/out消息分析 107
4.4 本章小结 113
4.5 本章练习 113
第5章 SDN北向接口协议 115
5.1 SDN北向接口协议概述 115
5.1.1 SDN北向接口简介 115
5.1.2 北向接口标准化 116
5.2 RESTful API简介 118
5.2.1 REST的提出 118
5.2.2 REST的定义 118
5.2.3 RESTful风格的接口 118
5.3 RESTCONF协议 121
5.3.1 RESTCONF协议简介 121
5.3.2 使用Postman查询网络拓扑 122
5.3.3 使用Postman下发流表 126
5.4 本章小结 132
5.5 本章练习 132
第6章 SDN进阶实验 134
6.1 使用Mininet模拟网络环境 134
6.1.1 Mininet的安装 135
6.1.2 Mininet的网络构建 138
6.1.3 Mininet的可视化应用 144
6.2 使用SDN实现集线器（HUB） 150
6.3 使用SDN实现简易负载均衡 160
6.3.1 负载均衡简介 160
6.3.2 服务器负载均衡产生背景 160
6.3.3 负载均衡算法介绍 161
6.3.4 基于SDN的流量负载均衡 162
6.4 本章小结 174
6.5 本章练习 174
第7章 项目实战：基于SDN的防火墙 176
7.1 项目背景 176
7.2 任务描述 176
7.2.1 配置项目环境 177
7.2.2 使用命令行实现简易防火墙 178
7.2.3 使用Postman实现简易防火墙 178
7.2.4 开发SDN应用实现简易防火墙 178
7.3 配置项目环境 178
7.3.1 Web服务器简介 179
7.3.2 操作过程演示 179
7.4 使用命令行实现简易防火墙功能 181
7.4.1 设计SDN流表 181
7.4.2 操作过程演示 182
7.5 使用Postman实现简易防火墙功能 186
7.5.1 Postman 186
7.5.2 操作过程演示 188
7.6 开发SDN应用实现简易防火墙功能 199
7.6.1 任务分析 199
7.6.2 概要设计 199
7.6.3 开发过程及实现 205
7.6.4 操作过程演示 214
7.7 本章小结 218
7.8 本章练习 219
参考文献及URL 221

1. 控制器件（第三版） [主编　鲁兴举]
2. 人工智能与信息素养 [主编 吴华光 房宜汕]
3. 智能多媒体技术 [主编 陈萍 刘灵傲]
4. 云南异龙湖无机碳埋藏的近现代模式研究 [李平 著]
5. 基于多模态的人脸图像生成算法与关键技术 [罗晓东 著]
6. 应用型地方本科高校教师专业发展研究 [吴丽 著]
7. 高维数据特征筛选策略与算法 [陈念 著]
8. 外贸英语从入门到实战：53种实战场景秒变谈判高手 [张乐 廖熠 编著]
9. Linux系统管理（openEuler版） [主编 许兴鹍 黄君羡]
10. Python程序设计项目化教程（基于AI） [主编 禹晨 赵金考 王宏斌]
11. 可编程控制器应用项目化教程（三菱FX系列） [主编 姜文雍 李东方]
12. 全球英文电影精选：看电影学英文 [张颖　编译]
13. Python程序设计与网络爬虫 [黄海辉 彭新东]
14. 实体店创业分析实务 [燕艳 陈文冬 编著]
15. 中国对欧盟OFDI效率与风险的多维度实证评估—基于KK-SFA模型与PCF-聚类分析方法 [黄健钧 著]
16. 生成式人工智能素养 [邱有春　罗明全]
17. 系统分析师考试32小时通关（适配第2版考纲） [薛大龙　邹月平]
18. Ansys DesignModeler参数化特征建模与仿真指南 [蔡宜时 编著]
19. 浙江省山区县共富工坊建设的现状与对策 [徐骏骅 著]
20. 计算机网络技术及应用（第3版） [主编 刘永华 陈瑶]
21. 北京冬奥精神传承和发展研究 [顾春雨 邹新娴 等 著]
22. 汽车营销理论与实务（第三版） [主编 赵培全]
23. 人工智能基础与实践 [禹晨 赵金考 王宏斌 李璐]
24. 系统分析师5天修炼（适配第2版考纲） [施游 邹汉斌 黄少年 主编]
25. 线性代数（第二版） [惠小健 贺艳琴 夏斌湖]
26. 微控制器系统设计（STM32版） [主编 杨凌]
27. 机械原理与机械设计作业集（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
28. 高剑父的现代国画研究 [陈水兴　著]
29. 用英语介绍中国江河湖海 [庞彦杰　李静　赵娟　刘桂杰　编]
30. 大学生创新创业基础（第2版） [主编 姜国权 方邡]