DASH NET(网速控制，可变)

本文记录如何使用mininet搭建一个网速可控，且可动态变化的局域网搭建出来的网络环境可以用于DASH（Dynamic Adaptive Streaming over HTTP）的测试，或者其他需要控制网速变化的情况
参考《An Evaluation of Dynamic Adaptive Streaming over HTTP in Vehicular Environments》github：https://github.com/liuheng92/DASH_NET

需要硬件

1.装有linux的主机且有至少一张网卡（我使用的linux版本为16.04）
2.能在交换机状态工作的路由器（我使用的是TPlink TL-WR886N）
3.两根网线
4.一个use网卡（usb转网口）
主机电源线，鼠标键盘啥的就不说了，肯定是要的

需要软件

1.需要linux主机安装dhcp（sudo apt-get install isc-dhcp-server）
2.安装mininet，安照http://mininet.org/download/中的第二部源码使用install.sh脚本安装（单独下一个仓库，与dash-net无关，这步只是为了按照dashnet需要的依赖，因为dashnet是在mininet基础上开发的）
3.Dash-net

Dash-net的使用

如下图所示为本文搭建起来的框架

1.使用ifconfig可以查看网口名称，因为本机自带一个网口，加上usb转网口，这台待配置的主机就有两个网卡了，本文中一个网口名叫eno1是主机自带网口，一个名叫enx000ec6de8983是usb网口。

2.将eno1用网线与外网相连，或者与内网相连都行（如果只是要测试app在弱网情况下的表现只需接内网就行，这样能更好的控制网速，因为内网网络波动小）

3.将enx000ec6de8983用网线与无线路由器相连（虽然连接的是路由器，但是需要设置它以交换机的方式工作）

4.设置无线路由器使其能以交换机的方式工作（本文使用的是TL-WR886N，操作就是关闭其dhcp功能）

5.为无线路由器分配静态ip地址192.168.1.10（本文将192.168.1.1作为待配置的局域网的网关，192.168.1.1～192.168.1.10为局域网地址，这部分代码写死了）

6.为linux主机安装dhcp（sudo apt-get install isc-dhcp-server）

7.拉取Dash-net仓库

8.cd到Dash-net仓库的根目录

9.更改dash_minievents.json，该json由两个字典组成，一个是config用于告诉dashnettopo.py主机两个物理网卡的名字，一个是events用于配置网速的变化

config：
in_intf对应的是连接外网或者公司内网的网口，本文为eno1
out_intf对应的是连接无线路由器的网口，本文为enx000ec6de8983
events：
time是数字，用于表示时间单位为秒（s）
type，程序只支持editLink和stop，stop表示停止该网络拓扑，editLink用于编辑网速
(当type为editLink时，支持输入link，bw，loss，delay四个参数，link表示拓扑中创建的link1，bw表示期望带宽，loss表示丢包率，delay表示发包延时)

10.sudo python dashnettopo.py运行脚本（该脚本默认输入dash_minievents.json）

若一切正常，原理图中的拓扑将会启动，网速控制也将启动，可以使用另一台电脑连接无线路由器发射出的局域网，通过wget内网的数据，查看网速控制效果

原理

1.mininet
* 什么是mininet
mininet是一个网络仿真开源框架，它可以在一台主机上仿真出一个真实的虚拟网络，其中能包含控制器（controller）、交换机（switch）、主机（host）、连接（link）等。官网地址为http://mininet.org，里面有walkthrough可以看一下。
至于一些相关的SDN，Openflow协议等概念感兴趣可以了解一下，本文基本不涉及里面的细节，所以不作详细介绍

mininet的原理简介
就是为什么它能够在一台主机上仿真出虚拟网络
mininet利用的是linux内核里命名空间的特征实现的。

1）其虚拟出来的host其实是linux网络命名空间中的某个进程（所以linux服务器能正常运行的命令，host就能运行，且host拥有自己私有的网络接口，只能看见自己的进程）
2）其虚拟出来的switch是基于一些软件虚拟出来的，如Open vSwitch或者其他一些基于OpenFlow协议的软件
3）其虚拟出来的link是Linux的veth pair（虚拟网络设备对，是不同Network namespace间进行通信的方式）
本文的拓扑
从原理框图可以很清楚的看到，本文通过mininet创建了一个通过默认控制器（controller）c0控制的交换机（switch）s1，s1通过link与新创建的节点（Node）root连接，而网卡enx000ec6de8983则是作为交换机s1的物理接口工作的（此时的物理接口没有IP，因为它是二层交换机的借口，工作在物理链路层）

2.NAT
* 什么是NAT
NAT全名是Network Address Translation（网络地址转换），说白了就是修改网络封包的来源IP（来源NAT，Source NAT， SNAT）与目标IP（目标NAT，Destination NAT，DNAT）
想更好的理解NAT，需要先了解linux的防火墙，在linux version 2.4以上版本（版本查看uname -r）使用iptables实现
详情可以查看鸟哥的linux私房菜

iptables
iptables可以用来定义即将进入linux主机的封包的行为，比如该封包能否进入linux主机，进入主机后该往哪走走等
从名字看出，iptables这个软件里面有多个表格（table），每个表格都可以定义出自己的预设政策与规则，且每个表格的用途都不相同，如下图二看出linux的iptalbes主少就有三个表格，包括管理本机进出的filter、管理后端主机（防火墙内部的其他电脑）的nat、管理特殊标志使用的mangle（较少使用）。还能有自定义表。

注意：这些表里面的内容不是互相独立的，他们是有一定关系串起来的链

各个表分规则：
1）filter：主要跟进入linux本机的封包有关，其里面包含的链有

INPUT：主要与想要进入linux本机的封包有关
OUTPUT：主要与linux本机所要送出的封包有关
FORWARD：这个与linux本机没有关系，用来转送封包

2）nat：这个表格用来进行封包来源于目的的IP或port的转换，与本机较无关，主要与linux主机后的局域网内电脑相关，其里面包含的链有

PREROUTING：在进行路由之前所要进行的规则
POSTROUTING：在进行路由判断之后所要进行的规则
OUTPUT：与发送出去的封包有关

3）mangle：这个表主要是与特殊封包的路由标志有关，一般较少使用，而且这里我们没有用到，所以不介绍了

一个封包进入linux主机的简单路径，可以用下图三表示

上图分为三个路径：
1）封包进入linux主机使用资源(路径A)：在路由判断后确定是给linux的封包，就会通过filter的INPUT链来进行控制
2）封包只是经过linux主机的转换，没有使用主机资源，而是发给后端主机(局域网主机)(路径B)：在路由判断之前进行封包包头的修改，发现封包是发给局域网的其他主机时就走B路径。主要经过的链是filer的FORWARD以及nat的POSTROUTING，PREROUTING。
3）封包有linux主机发送出去(路径C)：例如回应之前的封包要求，或者linux主机主动发送，都是通过路径C。显示通过路由判断，决定了输出的路径后，在通过filter的OUTPUT链传送，最后经过nat的POSTROUTING链。

本文NAT
本文将发送给与internet或者内网连接的网口eno1的封包，通过设置iptables转发给Node（root）中的root-eth0接口，从而封包经过虚拟交换机s1，另一个物理网口enx000ec6de8983，最后经过无线路由器（这时候应该是交换机）发送出去。

3. 网速控制
这部分认真看mininet的网速控制的代码，其实就是内部运行了linux的tc对封包的发包速度进行控制

网络架构参考
《An Evaluation of Dynamic Adaptive Streaming over HTTP in Vehicular Environments》（http://www-itec.uni-klu.ac.at/bib/files/Demo_Paper_Camera_Ready.pdf）

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