浅析Mininet网络仿真平台的应用与研究

徐国华 刘莉

山东协和学院 山东济南 250200

摘要：现代信息科技和社会经济的迅速进步，世界正在产生着天翻地覆的改变，人类生产生活的方方面面也变得与网络脉脉相通。我们的未来和网络不可分割，未来是现代化的舞台，是网络化的舞台，是智能化的舞台。网络仿真技术是一种运用建立数学模型及统计剖析的办法模仿网络行为，它是经过建设网络设施和网络链路的统计模型，模仿网络流量的传递，达到取得网络设计和优化所需要的网络功能数据的一种新兴高技术。网络仿真技术的出现有效解决了开发新的网络结构高成本、效率低、高耗费等一系列问题。Mininet能够创建实现虚拟化的网络，虚拟网络仿真现实网络由主机、链路等组成，它具有能够支撑OpenFlow的功能，具备高度灵便的特性，功能多且强大。在Mininet网络仿真平台上测试进行的实验，可以直接移到我们的现实生活中去（Mininet官网说法，还未经过实践）。本文章从Mininet的概念、实现工作与原理、Mininet中SDN元素、仿真建模，发展前景等多方面剖析了Mininet网络仿真平台，为人们进一步了解研究Mininet网络仿真平台提供支持。

关键词：Mininet网络仿真平台、仿真建模、SDN软件定义网络、虚拟化

引言：作为第三次科技革命，互联网是全世界全人类的变革，在这机遇和挑战并存的浪潮中，不可否认网络已经成为我们工作生活中必不可少的因素。网络人才层见叠出，网络新样式如雨后春笋层出不穷，现下SDN/OpenFlow技术虽然发展的轰轰烈烈，但是由于真实的实验存在花费高、成本大等诸多缺点，执行起来很多阻碍，Mininet网络仿真平台恰好可以解决以上问题，也能够适应这种新的网络架构。在这个平台中，需进行的实验可以很方便的被模拟出来，毋庸置疑在仿真平台的位置中，Mininet占有一席之地。Mininet的出现有效节约了开发新的网络结构的成本、提高了效率、减少了耗费，提升了设计网络结构的效率和便捷程度，为网络发展注入了新的活水和动力，推动网络的现代化科技化的发展。

1.Mininet概述

Mininet网络仿真平台是由斯坦福大学研究开发问世。Mininet能够创建实现虚拟化的网络，虚拟网络仿真现实网络由主机、链路等组成，它具有能够支撑OpenFlow的功能，具备高度灵便的特性，功能多且强大。能够测试OpenFlow应用程序和复杂拓扑，且具有CLI，还可以用来测试网络的范畴。同时可以支持多种形式的拓扑，方便多人合作开发。可以达到4096的主机数，且包含—组基本的参数化拓扑。能够供给用户网络创建和实验的可拓展Python API。

Mininet身为研发和测试平台，支持软定义网络部件和还原测试，可在现实中实现，结果具有更好的说服力，更能使得人们信服与接受。

Mininet具有很多的优势:平台启动的速度比仿真器迅速，安装的过程步骤操作比仿真器简单便捷，上手实操比仿真器容易。能够直接移到我们的现实生活中去，测试价格比硬件测试床实惠，有着诸多其他设备不可比拟的好处，具有很大的发展潜力。

2.Mininet中的SDN元素

由Mininet可以创建SDN元素，定义且分享。软件定义网络，又简称为SDN，是一种新兴的网络架构,受到了广大网络研究者的热爱及使用，引领一股网络新热潮。它的核心是OpenFlow技术，以掌握网络流量为目的。作为一个网络研发和测试平台，Mininet仿真平台的虚拟化技术在系统中进行模拟，将想象化的场景模拟成虚拟现实，在网络中实现，后移植到真实的环境中，简单方便。而且它能够支持多种多样的协议，容纳性强。

2.1 SDN架构

传统的网络设备架构是由三层构成。在传统架构中，数据的转发和状态的收集是由基础设施层来完成的，维护拓扑等是由控制层来实现的，业务应用是由应用层来实现的。各层之间分工明确，但步骤比较繁琐，不简洁。SDN架构能够集中的控制、开放接口及网络虚拟化,能够分离控制和转发平面,能够控制和管理底层的网络设备。剖析SDN的架构能够了解到SDN控制层管理运行整个网络,设备状态及指令都要经过SDN传达。比较而言，降低了成本，提高了效率，是网络发展的一大进步之处。

2.2 SDN控制器

SDN以让数据包经过特定的接口转发为目的。控制器能够通信所有的网络元素,这个优势有利于分析和控制网络。

Mininet网络仿真平台能够管理很多开源控制器,使得开发者等给创建及测试控制器且实行仿真。

3.Mininet仿真建模

提及近几年热门研究关注点，SDN必占一席之地。由于硬件产品有一些没有普及。如果想要进行测试新的SDN特点等实验,可供选择的设备屈指可数。此外,如果用大量设备模拟网络仿真时费用太高，效率较低，为解决这一问题，研究员也给出对应的解决方案：运用虚拟的手段来模拟真实的环境，在虚拟化的环境下运行成功后再放到现实的环境中，以此来解决问题。SFN实现的一个仿真实现需要软件的支持，Mininet就是其中一个可以实现的软件。Mininet系统能够实现网络上建立模型，且速度快捷，效率高。由Mininet可以创建SDN元素，定义且分享。

Mininet具备非常大的灵便性、可用性、可扩展性、共享性、现实性。新的拓扑结构能够用软件定义,使用语言等功能。SDN模型能够在现实网络中进行，不需要进行太大的改动就可以方便的应用到现实环境中。虚拟化的仿真网络变化结果与现实网络一致。模型环境是根据现实网络成比例而制定得。模型行为与实时行为基本一致,所以应用中不需要修改太多代码。模型很便捷的能够跟合作者共享，这有利于运行与调整。

3.1 模型环境定义

搭建一个网络拓扑：3台终端、一台交换机、一个控制器。在创立模拟化环境之后,在主机需要进行连接的测试,如果失败的话,则不能到达。找出失败的原因，然后再在交换机中发送转发的规则，然后再次重新执行这个测试，结果测试成功的进行。

3.2 Mininet实现

Mininet具有比较便捷的安装方式。若想要安装在 Linux 系统中则经过 Git 源码就可以安装，或者运用脚本的方式进行安装。

首先创建模拟网络，然后将 Web 服务的启用或者关闭，继而测试两个主机的互联，查看节点与链接，自定义拓扑，验证参数化拓扑结构，名字空间 。

3.3 Mininet部分常用指令

运用nodes来查看全部节点，运用hX ifconfig来查看当前那主机的IP地址，运用dump来输出各节点的信息，运用noecho来运行交互窗口，关闭回应等。

4.发展趋势

Mininet身为一个顺势发展应运而生的新事物，它的前景是一片光明的，但是发展的道路避免不了挫折，SDN是目前非常适合现代化的架构，我们的方方面面都置身于网络，我们的发展和网络的发展有着千丝万缕的关系，但传统的设备架构已经不能满足当下社会的要求，要与时俱进的发展，顺应时代潮流。虽然现在SDN发展还存在着问题和困难，但SDN发展的趋势是不可逆的。将来，所有的硬件网络功能SDN都能实现，而SDN能实现的网络功能会是传统网络想都不敢想的。然Mininet最终将战胜陈旧的事物。Mininet能高效快速成本低的构建新的网络结构，受到大众喜爱，潜力十分巨大。Mininet正在吸引着越来越多网络研究者的目光，逐渐受到更多人的热爱，相信在科技飞速发展的今天，它能带给我们更大的惊喜与帮助，Mininet在未来网络发展中必有不可撼动的一席之地。

参考文献

[1]张睿. 基于OpenFlow的实现交换机SDNGRE功能的技术研究[D]. 北京邮电大学, 2016.

[2]朱成成. 面向数据分发服务的网络虚拟化技术研究[D]. 西安电子科技大学, 2018.

作者简介：

徐国华，女，山东协和学院，网络工程19-01班学生。

刘莉，女，山东协和学院，副教授。

依托项目：山东协和学院2021年实验室开放项目《基于SDN的DDoS攻击检测与防御方法的实验研究》，项目编号2021SYKF41。