From 9f071eb5a022911e98b893751839e51353c86429 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: freedomlove <335946148@qq.com>
Date: Sun, 21 Feb 2021 20:06:18 +0800
Subject: [PATCH 01/11] =?UTF-8?q?=E5=8D=95=E5=85=83=E4=BA=8C+code?=
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Transfer-Encoding: 8bit
---
CODE/chapter2/SMTPClient.py | 66 ++++++++++++++++++++++++++++++
CODE/chapter2/UDP_Pinger_Client.py | 19 +++++++++
CODE/chapter2/UDP_Pinger_Server.py | 11 +++++
CODE/chapter2/Websever.py | 62 ++++++++++++++++++++++++++++
data/chapter2/section1.tex | 7 ++++
data/chapter2/section2.tex | 6 +++
data/chapter2/section3.tex | 6 +++
data/preface.tex | 2 +-
8 files changed, 178 insertions(+), 1 deletion(-)
create mode 100644 CODE/chapter2/SMTPClient.py
create mode 100644 CODE/chapter2/UDP_Pinger_Client.py
create mode 100644 CODE/chapter2/UDP_Pinger_Server.py
create mode 100644 CODE/chapter2/Websever.py
diff --git a/CODE/chapter2/SMTPClient.py b/CODE/chapter2/SMTPClient.py
new file mode 100644
index 0000000..dd332d2
--- /dev/null
+++ b/CODE/chapter2/SMTPClient.py
@@ -0,0 +1,66 @@
+from socket import *
+from base64 import *
+
+mailfrom = "mail from:2@test.com\r\n"
+rcptto = "rcpt to:1@test.com\r\n"
+data = "data\r\n"
+quitmsg = "quit\r\n"
+
+msg = "\r\n I love computer networks!"
+endmsg = "\r\n.\r\n"
+#此处使用易邮邮件服务器软件搭建了一个内网邮件服务器
+mailserver = '10.130.82.62'
+mailport = 25
+connectaddress = (mailserver, mailport)
+# Create socket called clientSocket and establish a TCP connection with mailserver
+clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
+clientSocket.connect(connectaddress)
+
+recv = clientSocket.recv(1024)
+print (recv)
+if recv[:3] != '220':
+ print ('220 reply not received from server.')
+# Send HELO command and print server response.
+heloCommand = 'HELO Alice\r\n'
+clientSocket.send(bytes(heloCommand.encode()))
+recv1 = clientSocket.recv(1024)
+print (recv1.decode())
+if recv1[:3] != '250':
+ print ('250 reply not received from server.')
+
+#print('000000000000000')
+#从命令和打印服务器响应发送邮件。
+login = b'auth login\r\n'
+clientSocket.send(login)
+recv2 = clientSocket.recv(1024).decode('utf-8')
+print ('222+',recv2)
+
+userCommand = b64encode('2@test.com'.encode('utf-8'))
+clientSocket.send((str(userCommand,encoding='utf-8')+'\r\n').encode())
+recv3 = clientSocket.recv(1024).decode('utf-8')
+print ('333+',recv3)
+
+password = b64encode('2'.encode('utf-8'))
+clientSocket.send((str(password,encoding='utf-8')+'\r\n').encode())
+recv4 = clientSocket.recv(1024).decode('utf-8')
+print ('444+',recv4)
+
+#print('0000000000000000')
+
+clientSocket.send(bytes(mailfrom.encode()))
+check = clientSocket.recv(1024)
+print(check)
+clientSocket.send(bytes(rcptto.encode()))#将RCPT发送到命令和打印服务器响应。
+check1 = clientSocket.recv(1024)
+print(check1)
+clientSocket.send(bytes(data.encode()))#发送数据命令和打印服务器响应。
+check2 = clientSocket.recv(1024)
+print(check2)
+clientSocket.send(bytes((mailfrom+msg+endmsg).encode()))#发送消息数据。
+check3 = clientSocket.recv(1024)
+print(check3)
+#发送退出命令并获得服务器响应。
+clientSocket.send(bytes(quitmsg.encode()))
+check4 = clientSocket.recv(1024)
+print(check4)
+clientSocket.close()
diff --git a/CODE/chapter2/UDP_Pinger_Client.py b/CODE/chapter2/UDP_Pinger_Client.py
new file mode 100644
index 0000000..db005cf
--- /dev/null
+++ b/CODE/chapter2/UDP_Pinger_Client.py
@@ -0,0 +1,19 @@
+from socket import *
+import time
+serverName = 'localhost'
+serverPort = 12000
+clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
+clientSocket.settimeout(1)
+
+for i in range(0, 10):
+ sendTime = time.time()
+ message = ('Ping %d %s' % (i + 1, sendTime)).encode()
+ try:
+ clientSocket.sendto(message, (serverName, serverPort))
+ modifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(2048)
+ rtt = time.time() - sendTime
+ print('Sequence %d: Reply from %s RTT = %.3fs' % (i + 1, serverName, rtt))
+ except Exception as e:
+ print('Sequence %d: Request timed out' % (i + 1))
+
+clientSocket.close()
diff --git a/CODE/chapter2/UDP_Pinger_Server.py b/CODE/chapter2/UDP_Pinger_Server.py
new file mode 100644
index 0000000..25bda49
--- /dev/null
+++ b/CODE/chapter2/UDP_Pinger_Server.py
@@ -0,0 +1,11 @@
+import random
+from socket import *
+serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
+serverSocket.bind(('', 12000))
+while True:
+ rand = random.randint(0, 10)
+ message, address = serverSocket.recvfrom(1024)
+ message = message.upper()
+ if (rand < 4):
+ continue
+ serverSocket.sendto(message, address)
diff --git a/CODE/chapter2/Websever.py b/CODE/chapter2/Websever.py
new file mode 100644
index 0000000..1d72b0d
--- /dev/null
+++ b/CODE/chapter2/Websever.py
@@ -0,0 +1,62 @@
+# Import socket module
+from socket import *
+import sys # In order to terminate the program
+
+# Create a TCP server socket
+#(AF_INET is used for IPv4 protocols)
+#(SOCK_STREAM is used for TCP)
+
+serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
+
+# Assign a port number
+serverPort = 80
+
+# Bind the socket to server address and server port
+serverSocket.bind(("", serverPort))
+
+# Listen to at most 1 connection at a time
+serverSocket.listen(1)
+
+# Server should be up and running and listening to the incoming connections
+
+while True:
+ print('The server is ready to receive')
+
+ # Set up a new connection from the client
+ connectionSocket, addr = serverSocket.accept()
+
+ # If an exception occurs during the execution of try clause
+ # the rest of the clause is skipped
+ # If the exception type matches the word after except
+ # the except clause is executed
+ try:
+ # Receives the request message from the client
+ message = connectionSocket.recv(1024).decode()
+ # Extract the path of the requested object from the message
+ # The path is the second part of HTTP header, identified by [1]
+ filename = message.split()[1]
+ # Because the extracted path of the HTTP request includes
+ # a character '\', we read the path from the second character
+ f = open(filename[1:])
+ # Store the entire contenet of the requested file in a temporary buffer
+ outputdata = f.read()
+ # Send the HTTP response header line to the connection socket
+ connectionSocket.send("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n".encode())
+
+ # Send the content of the requested file to the connection socket
+ for i in range(0, len(outputdata)):
+ connectionSocket.send(outputdata[i].encode())
+ connectionSocket.send("\r\n".encode())
+
+ # Close the client connection socket
+ connectionSocket.close()
+
+ except IOError:
+ # Send HTTP response message for file not found
+ connectionSocket.send("HTTP/1.1 404 Not Found\r\n\r\n".encode())
+ connectionSocket.send("404 Not Found
\r\n".encode())
+ # Close the client connection socket
+ connectionSocket.close()
+
+serverSocket.close()
+sys.exit()#Terminate the program after sending the corresponding data
diff --git a/data/chapter2/section1.tex b/data/chapter2/section1.tex
index a2cc234..5022c15 100644
--- a/data/chapter2/section1.tex
+++ b/data/chapter2/section1.tex
@@ -60,6 +60,13 @@ UDP报文没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段等，可靠
\item 服务器程序（实验步骤中已给出）。
\end{itemize}
+
+参考资料：
+
+\begin{itemize}
+ \item {J.F Kurose and K.W. Ross, 计算机网络自顶向下方法（第7版）}
+\end{itemize}
+
\subsection{实验步骤}
\label{subsec:c2_s1_procedure}
diff --git a/data/chapter2/section2.tex b/data/chapter2/section2.tex
index 6c7b08f..59801ec 100644
--- a/data/chapter2/section2.tex
+++ b/data/chapter2/section2.tex
@@ -47,6 +47,12 @@ Web服务器接受并解析HTTP请求，从服务器的文件系统中获取请
\item 部分代码（实验步骤中已给出）。
\end{itemize}
+参考资料：
+
+\begin{itemize}
+ \item {J.F Kurose and K.W. Ross, 计算机网络自顶向下方法（第7版）}
+\end{itemize}
+
\subsection{实验步骤}
\label{subsec:c2_s2_procedure}
diff --git a/data/chapter2/section3.tex b/data/chapter2/section3.tex
index ecb3db5..5b53105 100644
--- a/data/chapter2/section3.tex
+++ b/data/chapter2/section3.tex
@@ -76,6 +76,12 @@ RFC5321给出了SMTP的定义。SMTP有众多出色的性质，
\item 部分代码（实验步骤中已给出）。
\end{itemize}
+参考资料：
+
+\begin{itemize}
+ \item {J.F Kurose and K.W. Ross, 计算机网络自顶向下方法（第7版）}
+\end{itemize}
+
\subsection{实验步骤}
\label{subsec:c2_s3_procedure}
diff --git a/data/preface.tex b/data/preface.tex
index 3a80219..f0942cc 100644
--- a/data/preface.tex
+++ b/data/preface.tex
@@ -22,7 +22,7 @@
\begin{itemize}
\item 第一单元：谢怡、陈建发、洪劼超、雷蕴奇，厦门大学
- \item 第二单元：吴荻，国防科技大学
+ \item 第二单元：吴荻、徐明、夏竟、胡罡，国防科技大学
\item 第三单元：张晓丽，昆明理工大学
\end{itemize}
From 4febba7f19740e2b748f011ee814033659f33bbe Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: xphi
Date: Tue, 23 Feb 2021 18:23:15 +0800
Subject: [PATCH 02/11] =?UTF-8?q?=E5=A2=9E=E5=8A=A0=E7=AC=AC=E5=9B=9B?=
=?UTF-8?q?=E5=8D=95=E5=85=83?=
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Transfer-Encoding: 8bit
---
book/instructions.cls | 2 +-
book/instructions.tex | 25 ++
data/appendix/fast.tex | 30 ++
data/appendix/openbox.tex | 29 ++
data/ch_ensp/preface.tex | 2 +-
data/ch_router-openbox/preface.tex | 18 ++
data/ch_router-openbox/sec_networking.tex | 274 +++++++++++++++++
data/ch_router-openbox/sec_router.tex | 283 ++++++++++++++++++
data/ch_router-openbox/sec_switch.tex | 279 +++++++++++++++++
data/ch_sdn-openbox/preface.tex | 11 +
data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex | 28 ++
data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex | 28 ++
data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex | 28 ++
data/ch_socket/sec_smtp.tex | 18 +-
data/ch_socket/sec_udp.tex | 2 +-
data/preface.tex | 4 +-
.../chapters/router-openbox/switch-topo.png | Bin 0 -> 23421 bytes
17 files changed, 1048 insertions(+), 13 deletions(-)
create mode 100644 data/appendix/fast.tex
create mode 100644 data/appendix/openbox.tex
create mode 100644 data/ch_router-openbox/preface.tex
create mode 100644 data/ch_router-openbox/sec_networking.tex
create mode 100644 data/ch_router-openbox/sec_router.tex
create mode 100644 data/ch_router-openbox/sec_switch.tex
create mode 100644 data/ch_sdn-openbox/preface.tex
create mode 100644 data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex
create mode 100644 data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex
create mode 100644 data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex
create mode 100644 figure/chapters/router-openbox/switch-topo.png
diff --git a/book/instructions.cls b/book/instructions.cls
index aa142bc..ce7454d 100644
--- a/book/instructions.cls
+++ b/book/instructions.cls
@@ -402,7 +402,7 @@
%定制代码框
\newtcblisting{code}[1][]{
center,
- width=0.9\linewidth,
+ width=0.95\linewidth,
listing only,
breakable=true,
minted language=#1,
diff --git a/book/instructions.tex b/book/instructions.tex
index c39aa3e..cf4180a 100644
--- a/book/instructions.tex
+++ b/book/instructions.tex
@@ -48,24 +48,43 @@
\pagestyle{fancy}
\setcounter{page}{1}
+% “网络抓包与协议分析”
\graphicspath{{../figure/chapters/wireshark/}}
\input{../data/ch_wireshark/preface}
\input{../data/ch_wireshark/sec_arp}
\input{../data/ch_wireshark/sec_ip}
\input{../data/ch_wireshark/sec_tcp}
+% “基于套接字的网络程序设计”
\graphicspath{{../figure/chapters/socket/}}
\input{../data/ch_socket/preface}
\input{../data/ch_socket/sec_udp}
\input{../data/ch_socket/sec_web}
\input{../data/ch_socket/sec_smtp}
+
+% “组网基础”
\graphicspath{{../figure/chapters/ensp/}}
\input{../data/ch_ensp/preface}
\input{../data/ch_ensp/sec_static}
\input{../data/ch_ensp/sec_rip}
\input{../data/ch_ensp/sec_ospf}
+% “路由器实现”
+\graphicspath{{../figure/chapters/router-openbox/}}
+\input{../data/ch_router-openbox/preface}
+\input{../data/ch_router-openbox/sec_switch}
+\input{../data/ch_router-openbox/sec_router}
+\input{../data/ch_router-openbox/sec_networking}
+
+% “软件定义网络与网络测量”
+\graphicspath{{../figure/chapters/sdn-openbox/}}
+\input{../data/ch_sdn-openbox/preface}
+\input{../data/ch_sdn-openbox/sec_sdn}
+\input{../data/ch_sdn-openbox/sec_topo}
+\input{../data/ch_sdn-openbox/sec_ns}
+
+
%=========================================================================
% 附录
\appendix
@@ -85,6 +104,12 @@
\graphicspath{{../figure/appendixes/ensp/}}
\input{../data/appendix/ensp}
+\graphicspath{{../figure/appendixes/openbox/}}
+\input{../data/appendix/openbox}
+
+\graphicspath{{../figure/appendixes/fast/}}
+\input{../data/appendix/fast}
+
\backmatter
%======================================================================
% 参考文献
diff --git a/data/appendix/fast.tex b/data/appendix/fast.tex
new file mode 100644
index 0000000..45d7641
--- /dev/null
+++ b/data/appendix/fast.tex
@@ -0,0 +1,30 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\chapter{FAST软件编程入门指南}
+\label{app:fast}
+
+\subsection{前言}
+
+本文档的主要阅读对象是首次使用FAST平台进行软件开发的工作人员。
+文档主要描述了FAST架构软件的主要功能、如何获取软件代码、
+介绍软件架构与对应代码结构、编译运行FAST代码。
+详细介绍了FAST开发的主要使用函数，
+描述了用户如何使用开发函数进行自己代码的开发流程，
+最后提供一个完整的开发示例说明，供初学者学习使用。
+
+\subsection{FAST能做什么}
+
+FAST平台的主要功能是软硬件配合的网络分组处理功能，
+硬件的主要作用是解析报文，对报文进行查表匹配，
+进行指定的动作处理，然后分发报文。
+报文分发可以直接转发到硬件端口，也可以送到CPU端的UA进程再处理，
+UA处理完成后可以再通过硬件转发从端口输出。
+软件的主要功能有两点：
+一是对硬件的流表与对应动作进行配置，指定报文从硬件端口转发或送到CPU端的UA；
+二是处理硬件无法处理的报文，处理完成后再转发到硬件输出。
+
+FAST软件的编程主要包括UA编程、规则管理编程和寄存器访问控制编程。
+UA编程主要处理硬件送到指定软件的分组数据；
+规则管理编程主要是对硬件流表的读写管理；
+寄存器访问控制编程主要是对硬件各寄存器资源的访问控制。
+对硬件规则的读写与对硬件其他寄存器的读写需要了解FAST架构的虚拟地址空间定义。
\ No newline at end of file
diff --git a/data/appendix/openbox.tex b/data/appendix/openbox.tex
new file mode 100644
index 0000000..be601e1
--- /dev/null
+++ b/data/appendix/openbox.tex
@@ -0,0 +1,29 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\chapter{可编程网络平台－操作手册}
+\label{app:openbox}
+
+\subsection{FAST简介}
+
+针对近年来关于工业控制网络创新技术、创新网络结构、
+时间敏感网络、SDN网络、FPGA硬件加速技术及下一代网络技术的研究需求，
+由国防科大与湖南新实共同发起的开源项目
+——FAST（FPGA Accelerated Switcing plaTform）于2016年创建。
+
+FAST平台的架构是一种通用多核CPU加FPGA形态的网络处理架构，
+该平台架构主要由硬件逻辑和软件逻辑两部分组成，
+实现软硬件耦合通信与支持软硬件可编程的网络创新实验系统。
+其中硬件包括平台相关的数据IO和FAST硬件逻辑。
+软件部分包括通用操作系统与FAST软件逻辑。
+FAST软件逻辑包括FAST软件开发环境和FAST UA程序。
+在FAST平台，不仅支持FAST的UA编程开发，同时也支持通用APP的运行。
+
+\subsection{设备简介}
+
+OpenBox-S4是一款软硬件全可编程网络实验平台，
+基于多核CPU加FPGA异构模型的FAST处理架构实现，
+软件在CPU上使用C语言编程，硬件在FPGA芯片上使用Verilog语言编程。
+全系统根据FAST架构搭建其软硬件基础运行环境，
+内部软硬件用户逻辑支持所有FAST架构开发的应用、
+标准的网络协议栈与通用网络应用。
+平台软硬件逻辑代码开源免费，支持用户二次开发。
diff --git a/data/ch_ensp/preface.tex b/data/ch_ensp/preface.tex
index dd6ae7d..1ae90af 100644
--- a/data/ch_ensp/preface.tex
+++ b/data/ch_ensp/preface.tex
@@ -6,6 +6,6 @@
掌握静态路由、动态路由RIP和OSPF协议的配置，并理解分析静态与动态路由的区别，
两种动态路由协议各自的适用环境，理解网络收敛的概念。
推荐使用华为ENSP模拟器，
-在附录\ref{app:ENSP}中有该软件的安装、操作和使用，
+在附录\ref{app:ENSP}：《华为网络仿真平台 ENSP 简介》中有该软件的安装、操作和使用，
以熟悉华为模拟设备的基本配置及其配置命令，
掌握软件安装常见问题的解决方法。
diff --git a/data/ch_router-openbox/preface.tex b/data/ch_router-openbox/preface.tex
new file mode 100644
index 0000000..853cb0f
--- /dev/null
+++ b/data/ch_router-openbox/preface.tex
@@ -0,0 +1,18 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\chapter{路由器实现}
+\label{chap:router-ob}
+
+本单元实验使学生能初步使用可编程网络设备开发平台进行路由器基本功能的设计与实现，
+通过程序来实现路由器中最基本的三个功能：
+包括二层交换功能、三层路由功能及组网功能。
+深入理解路由器的基本工作原理与分组处理流程，
+从而培养学生对网络设备使用和研发的能力。
+
+可编程网络设备开发平台是一款基于FAST架构的软硬件
+（软件在CPU上使用C语言编程，硬件在FPGA芯片上使用Verilog语言编程）
+全可编程的网络实验教学平台，平台的软硬件逻辑代码开源免费，支持用户二次开发。
+其基本使用方法与编程开发方法见附录\ref{app:openbox}：《可编程网络平台－操作手册》
+和附录\ref{app:fast}：《FAST编程－入门指南》。
+可编程网络设备开发平台在后文简称为“可编程网络平台”，图标LOGO为FAST，节点名称为OpenBox-S4。
+
diff --git a/data/ch_router-openbox/sec_networking.tex b/data/ch_router-openbox/sec_networking.tex
new file mode 100644
index 0000000..3ed9b55
--- /dev/null
+++ b/data/ch_router-openbox/sec_networking.tex
@@ -0,0 +1,274 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\section{三层路由器组网}
+\label{sec:c:router-ob:s:networking}
+
+\subsection{实验目的}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_object}
+
+本实验的主要目的是让学生将自己开发的路由器进行组网实验，
+引入路由协议的配置与学习，实现多网段主机间的相互通信。
+熟悉Quagga软件的安装与使用和两种基本路由协议（RIP与OSPF）的配置与使用。
+
+\subsection{实验内容}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_content}
+
+使用学生开发的路由器平台，搭建至少跨两跳路由器的复杂路由组网环境，
+验证多网段主机的相互连通性。主要完成以下内容：
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{搭建自研路由器环境：}使用学生自己研发的路由器组建网络，
+ 搭建不少于3台路由器和2台测试主机的网络环境进行验证；
+ \item \textbf{安装并配置路由协议学习环境：}运行Quagga环境，
+ 分配配置RIP路由协议与OSPF路由协议，并将两种协议启动运行；
+ \item \textbf{验证组网功能：}验证不同路由协议下组网运行功能，
+ 验证不同网段内主机的相互通信功能
+ \item \textbf{观察分析路由器工作流程：}观察各路由节点学习非互联网段的路由转发表，
+ 打印输出各路由节点的FIB表
+ \item \textbf{观察分析内核FIB的变化：}在网络正常运行状态下，
+ 断开中间某个路由器间的链路，观察断开链路两端路由器的内核FIB表变化情况，
+ 同时验证路由器内FIB表同步情况
+\end{enumerate}
+
+\subsection{实验原理、方法和手段}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_principle}
+
+\subsubsection{路由协议及基本工作原理}
+
+路由协议工作在路由器的控制平面，创建了路由表，描述了网络拓扑结构。
+通过在路由器之间共享路由信息来相互学习总个网络可达区域内可到达的路由网段信息。
+路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到其它路由器的路径。
+
+路由协议主要包括：RIP、OSPF、IS－IS和BGP等。
+RIP、OSPF、IS-IS是内部网关协议（IGP），
+适用于单个ISP的统一路由协议的运行，
+一般由一个ISP运营的网络位于一个AS（自治系统）内，
+有统一的AS number（自治系统号）。
+BGP是自治系统间的路由协议，是一种外部网关协议，
+多用于不同ISP之间交换路由信息，以及大型企业、政府等具有较大规模的私有网络。
+
+\subsubsection{路由组网环境}
+
+本实验建议采用学生自研的路由器进行组网测试，
+组网测试通过的组可以在中间穿插商用路由器一起验证。
+
+\subsection{实验条件}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_requirement}
+
+\begin{itemize}
+ \item 可编程网络平台两个，交换测试主机两台，
+ 网络配置与连接拓扑如图\ref{fig:c:router-ob_networking-topo}所示；
+ \item 串口线一根，网线三根；
+ \item 学生自研路由器程序。
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[!ht]
+ \centering
+ \includegraphics[width=8cm]{switch-topo}
+ \caption{三层路由组网实验拓扑图}
+ \label{fig:c:router-ob_networking-topo}
+\end{figure}
+
+\subsection{实验步骤}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_procedure}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 在每个路由器节点安装quagga软件，配置其正常工作。
+ 路由协议选择RIP和OSPF两种，每次测试只启动一种协议即可；
+ \begin{itemize}
+ \item Quagga安装
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs# apt-get install quagga
+ 正在读取软件包列表... 完成
+ 正在分析软件包的依赖关系树
+ 正在读取状态信息... 完成
+ 建议安装：
+ snmpd
+ 下列【新】软件包将被安装：
+ quagga
+ 升级了 0 个软件包，新安装了 1 个软件包，要卸载 0 个软件包，有 1 个软件包未被升级。
+ 有 1 个软件包没有被完全安装或卸载。
+ 需要下载 1,154 kB 的归档。
+ 解压缩后会消耗 4,605 kB 的额外空间。
+ 获取:1 https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports xenial-updates/main armhf quagga armhf 0.99.24.1-2ubuntu1.4 [1,154 kB]
+ 已下载 1,154 kB，耗时 1秒 (997 kB/s)
+ 正在预设定软件包 ...
+ 正在选中未选择的软件包 quagga。
+ （正在读取数据库 ... 系统当前共安装有 21814 个文件和目录。）
+ 正准备解包 .../quagga_0.99.24.1-2ubuntu1.4_armhf.deb ...
+ 正在解包 quagga (0.99.24.1-2ubuntu1.4) ...
+ 正在处理用于 libc-bin (2.23-0ubuntu3) 的触发器 ...
+ 正在处理用于 ureadahead (0.100.0-19) 的触发器 ...
+ 正在处理用于 systemd (229-4ubuntu4) 的触发器 ...
+ 正在设置 quagga (0.99.24.1-2ubuntu1.4) ...
+ 正在处理用于 libc-bin (2.23-0ubuntu3) 的触发器 ...
+ 正在处理用于 ureadahead (0.100.0-19) 的触发器 ...
+ 正在处理用于 systemd (229-4ubuntu4) 的触发器 ...
+ \end{code}
+
+ \item Quagga启动配置
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs# vim /etc/quagga/daemons
+ zebra=yes
+ bgpd=no
+ ospfd= yes
+ ospf6d=no
+ ripd= yes
+ ripngd=no
+ isisd=no
+ babeld=no
+ \end{code}
+
+ 将上述文件内容中的3个no修改为yes，表示启动该功能模块。
+
+ \item RIP协议启动配置
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS:/home/hnxs# vim /etc/quagga/ripd.conf
+ \end{code}
+
+ ripd.conf配置文件示例如下：
+
+ \begin{code}[text]
+ ! -*- rip -*-
+ !
+ ! RIPd sample configuration file
+ !
+ ! $Id: ripd.conf.sample,v 1.1 2002/12/13 20:15:30 paul Exp $
+ !
+ hostname ripd
+ password zebra
+ !
+ ! debug rip events
+ ! debug rip packet
+ !
+ router rip
+ ! network 11.0.0.0/8
+ ! network eth0
+ ! route 10.0.0.0/8
+ ! distribute-list private-only in eth0
+ network obx0
+ network obx1
+ network obx2
+ network obx3
+ neighbor 192.168.3.1
+ !
+ !access-list private-only permit 10.0.0.0/8
+ !access-list private-only deny any
+ !
+ !log file /var/log/quagga/ripd.log
+ !
+ log stdout
+ \end{code}
+ 上述文件是S4-A路由器的rip配置文件，另一台配置文件与上述基本相同，
+ 只是其neighbor的地址是192.168.3.2。
+ 这两台路由器是通过S4-A的一个端口（IP为192.168.3.1，
+ 故其neighbor为192.168.3.2）和S4-B的一个端口（IP为192.168.3.2）连接起来的。
+
+ \item OSPF协议启动配置
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS:/home/hnxs# vim /etc/quagga/ospfd.conf
+ \end{code}
+
+ ospfd.conf配置文件示例如下：
+
+ \begin{code}[text]
+ ! -*- ospf -*-
+ !
+ ! OSPFd sample configuration file
+ !
+ !
+ hostname ospfd
+ password zebra
+ !enable password please-set-at-here
+ !
+ !router ospf
+ ! network 192.168.1.0/24 area 0
+ !
+ ospf router-id 192.168.3.1
+ network 192.168.0.0/24 area 0
+ network 192.168.1.0/24 area 0
+ network 192.168.2.0/24 area 0
+ network 192.168.3.0/24 area 0
+ log stdout
+ \end{code}
+
+ 上述为S4-A路由器的配置文件，另一台路由器配置文件为：
+ \begin{code}[text]
+ ! -*- ospf -*-
+ !
+ ! OSPFd sample configuration file
+ !
+ !
+ hostname ospfd
+ password zebra
+ !enable password please-set-at-here
+ !
+ !router ospf
+ ! network 192.168.1.0/24 area 0
+ !
+ ospf router-id 192.168.3.2
+ network 192.168.4.0/24 area 0
+ network 192.168.5.0/24 area 0
+ network 192.168.6.0/24 area 0
+ network 192.168.3.0/24 area 0
+ log stdout
+ \end{code}
+ \end{itemize}
+
+ \item 启动路由协议
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS:/home/hnxs# systemctl start quagga
+ \end{code}
+
+ \item 将自研路由器和测试主机组网，路由节点不少于2个，连线可以组成环状；
+ \item 运行自研路由器，并在两个测试主机上分别ping对方主机IP地址；
+ 请参考实验\ref{sec:c:router-ob:s:router}内容。
+ \item 观察某个节点路由器分组处理流程，
+ 从打印消息上观察控制平面与数据平面的分组处理情况；
+ \item 观察每个节点上内核FIB表内容；
+
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/mnt/openbox# route -n
+ Kernel IP routing table
+ Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
+ 192.168.0.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 obx0
+ 192.168.1.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 obx1
+ 192.168.2.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 obx2
+ 192.168.3.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 obx3
+ 192.168.4.0 192.168.3.2 255.255.255.0 UG 2 0 0 obx3
+ 192.168.5.0 192.168.3.2 255.255.255.0 UG 2 0 0 obx3
+ 192.168.6.0 192.168.3.2 255.255.255.0 UG 2 0 0 obx3
+ \end{code}
+ 观察新增加的表项内容，最后三条是非本地路由可直达的网段，
+ 其均需要通过192.168.3.2网送才可达。
+ \item 观察路由器FIB表的更新情况，判断是否检测到内核FIB变化，是否已经同步更新；
+\end{enumerate}
+
+\subsection{思考题}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_rethink}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 路由协议的邻接信息学习后如何去重？如何收敛？
+ \item 默认网关的作用是什么？
+\end{enumerate}
+
+\subsection{注意事项及有关说明}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_notice}
+
+\begin{enumerate}
+ \item RIP协议与OSPF协议一定要根据网络连接接口及相应IP地址配置网段信息，
+ 修改文件时注意不要使用中文符号；
+ \item 每次只启动一个协议，以更好验证其效果。
+\end{enumerate}
+
+\subsection{考核方法}
+\label{subsec:c:router-ob:s:networking_criterion}
+
+完成本次实验，需要提交一份实验报告和一分程序输出日志。
+\begin{enumerate}
+ \item （20分）在规定时间内完成实验，并提交实验成果；
+ \item （30分）实验报告内容详细，有关键步骤截图与分析说明；
+ \item （20分）所有节点正常运行，不同网段的主机可以相互ping通；
+ \item （20分）Quagga安装配置正确，RIP和OSPF配置正确，工作正常；
+ \item （10分）实验报告与源代码内容完整、格式整洁。
+\end{enumerate}
diff --git a/data/ch_router-openbox/sec_router.tex b/data/ch_router-openbox/sec_router.tex
new file mode 100644
index 0000000..2deeef2
--- /dev/null
+++ b/data/ch_router-openbox/sec_router.tex
@@ -0,0 +1,283 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\section{三层路由器实现}
+\label{sec:c:router-ob:s:router}
+
+\subsection{实验目的}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_object}
+
+本实验的主要目的是让学生掌握二层以太网帧、ARP协议和三层IP协议等的数据结构，
+熟悉各协议的解析与封装过程，
+掌握三层路由器的工作原理、分组处理流程、FIB表和邻接表生成与使用。
+熟悉路由器数据平面与控制平面的切分及不同的工作处理流程。
+
+\subsection{实验内容}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_content}
+
+使用可编程网络平台及三层路由器示例框架源码，
+设计完成一个三层路由器原型系统。主要完成以下内容：
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{系统路由验证：}搭建测试环境，
+ 验证系统自带三层路由原型系统的功能，实现不同网段主机的相互通信功能；
+ \item \textbf{逻辑设计与实现：}基于路由器示例框架代码，
+ 分别设计完成路由器的分组解析、FIB同步与查表、
+ 二层与三层数据更新、ARP请求与响应等模块功能；
+ \item \textbf{功能调试与验证：}根据路由器分组处理流程，
+ 分别调试每一类分组的处理逻辑。如ARP请求类分组、
+ ARP响应类分组、控制平面分组和数据平面分组；
+ 组网测试路由器功能，实现不同网段内主机之间的相互通信功能。
+\end{enumerate}
+
+\subsection{实验原理、方法和手段}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_principle}
+
+\subsubsection{系统路由验证}
+
+请参考附件《可编程网络平台－操作手册》完成。
+\subsubsection{三层路由器工作原理}
+三层路由器工作于OSI模型的第3层（网络层），根据网络层中的目的IP地址进行查表，
+获得分组转发的下一跳输出端口及下一跳的IP地址。更新网络层的TTL值与CSUM值，
+并在输出端口对二层数据进行重新封装二层数据后转发。
+路由器还具备ARP响应与请求功能，
+支持响应请求自己IP的MAC信息与请求路由下一跳IP的MAC信息。
+
+\subsubsection{路由器分组处理流程}
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{线程同步系统FIB表：}通过一个独立线程，读取内核FIB表信息，
+ 保存到路由器的FIB表结构中；循环不断的获取内核FIB表，
+ 一但有更新，则刷新自己的FIB表内容；
+ \item \textbf{输入分组解析：}接收各端口输入分组信息，并进行分组解析处理，
+ 根据MAC地址信息和目的IP地址信息判断分组为控制平面分组还是数据平面分组；
+ \item \textbf{控制平面与数据平面分流：}将控制平面数据转发到协议栈进行处理，
+ 将数据平台数据转发到路由器数据转发逻辑中处理。
+ 若是本机MAC的ARP请求，则构造ARP响应进行回复；
+ \item \textbf{提取目的IP并查表：}路由器数据转发逻辑进一步解析数据，
+ 解析提取目的IP地址，送入FIB查表引擎进行匹配，
+ 获取分组的下一跳IP地址及输出端口信息；
+ \item \textbf{更新三层数据：}更新分组TTL值与CSUM值，根据FIB表结果，
+ 将分组转发至对应端口输出队列；
+ \item \textbf{更新二层数据：}更新FIB查表下一跳IP的MAC地址信息，
+ 查表无结果，则启动ARP请求模块；若查到对应MAC信息，则更新二层数据后直接转发；
+ \item \textbf{ARP请求：}根据请求的IP地址与发送端口信息构造ARP协议的请求报文，
+ 发送到端口进行学习，并将学习结果保存到该端口的邻接表中；
+ \item \textbf{端口队列输出：}抽取端口输出队列内的发送分组，
+ 更新二层数据后由端口直接发送。
+\end{enumerate}
+
+\subsection{实验条件}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_requirement}
+
+\begin{itemize}
+ \item 可编程网络平台一个，路由测试主机两台，
+ IP配置及连接拓扑如图\ref{fig:c:router-ob_router-topo}所示；
+ \item 串口线一根，网线两根；
+ \item 三层路由器框架源代码（开发环境与编译工具系统自带）。
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[!ht]
+ \centering
+ \includegraphics[width=8cm]{switch-topo}
+ \caption{三层路由器实验拓扑图}
+ \label{fig:c:router-ob_router-topo}
+\end{figure}
+
+\subsection{实验步骤}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_procedure}
+
+\subsubsection{系统路由验证}
+1. 登录可编程网络平台，启动系统自带三层路由器命令，
+系统输出如下信息说明已正常启动且进入工作模式；
+
+\begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/mnt/openbox# l3router
+ Port[0]->obx0,MAC->00:0A:35:01:00:5B,IPv4->192.168.0.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ Port[1]->obx1,MAC->00:0A:35:00:00:02,IPv4->192.168.1.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ Port[2]->obx2,MAC->00:0A:35:00:00:03,IPv4->192.168.2.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ Port[3]->obx3,MAC->00:0A:35:00:00:04,IPv4->192.168.3.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ Iface Destination Gateway Flags RefCnt Use Metric Mask MTU Window IRTT Port
+ obx0 0000A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 0
+ obx1 0001A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 1
+ obx2 0002A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 2
+ obx3 0003A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 3
+ Create update_fib4_thread OK!
+ Create handle_queue_packet on Port[0] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[0]
+ handle_queue_packet[0]->Wait pkt INQUEUE...
+ Create handle_queue_packet on Port[1] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[1]
+ handle_queue_packet[1]->Wait pkt INQUEUE...
+ Create handle_queue_packet on Port[2] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[2]
+ handle_queue_packet[2]->Wait pkt INQUEUE...
+ Create handle_queue_packet on Port[3] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[3]
+ handle_queue_packet[3]->Wait pkt INQUEUE...
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:907,state:21,mid:132
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:907,mid:132,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ fastU->fast_ua_recv......
+\end{code}
+
+\subsubsection{设计开发三层路由器}
+\begin{enumerate}
+ \item 阅读三层路由器框架源代码文件，
+ 根据三层路由工作原理及分组处理流程设计完成框架源代码中的TODO部分内容；
+ \item 编译自己的三层路由器源码，生成相应的路由器系统命令user\_l3router；
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection{调试与验证}
+\begin{enumerate}
+ \item 运行自己的三层路由器代码，验证路由器的功能；
+ \item 路由器正常工作后，可以显示如下信息；
+ \begin{itemize}
+ \item 加载路由器接口地址信息
+ \begin{code}[text]
+ Port[0]->obx0,MAC->00:0A:35:01:00:5B,IPv4->192.168.0.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ Port[1]->obx1,MAC->00:0A:35:00:00:02,IPv4->192.168.1.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ Port[2]->obx2,MAC->00:0A:35:00:00:03,IPv4->192.168.2.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ Port[3]->obx3,MAC->00:0A:35:00:00:04,IPv4->192.168.3.1,
+ IPv6->0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
+ \end{code}
+
+ \item 同步内核FIB表
+ \begin{code}[text]
+ Iface Destination Gateway Flags RefCnt Use Metric Mask MTU Window IRTT Port
+ obx0 0000A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 0
+ obx1 0001A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 1
+ obx2 0002A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 2
+ obx3 0003A8C0 00000000 0001 0 0 0 00FFFFFF 0 0 0 3
+ \end{code}
+
+ \item 启动端口输出队列线程
+ \begin{code}[text]
+ Create handle_queue_packet on Port[0] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[0]
+ handle_queue_packet[0]->Wait pkt INQUEUE...
+ Create handle_queue_packet on Port[1] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[1]
+ handle_queue_packet[1]->Wait pkt INQUEUE...
+ Create handle_queue_packet on Port[2] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[2]
+ handle_queue_packet[2]->Wait pkt INQUEUE...
+ Create handle_queue_packet on Port[3] thread OK!
+ handle_queue_packet on port[3]
+ handle_queue_packet[3]->Wait pkt INQUEUE...
+ \end{code}
+
+ \item 开始接收分组处理
+ \begin{code}[text]
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:923,state:21,mid:132
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:923,mid:132,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ fastU->fast_ua_recv......
+ \end{code}
+
+ \item 控制平面分组处理
+ \begin{code}[text]
+ UA Recv ptk 0xb2c00468,len:130,inport:0
+ Recv IPv4 Packet!
+ Recv Unicast Host Packet,Dispatch Packet!
+ Control Plane->Send to Protocol Stack[128]!
+ \end{code}
+
+ \item 数据平面分组处理
+ \begin{code}[text]
+ UA Recv ptk 0xb2c00468,len:130,inport:2
+ Recv IPv4 Packet!
+ Recv Unicast Host Packet,Dispatch Packet!
+ Data Plane->FIB(dst:192.168.0.111) tblidx:0
+ Data Plane->Next Hop:192.168.0.111,outport:0
+ //查不到MAC，入队后学习MAC
+ Data Plane->port[0],NEIGH[1],IN QUEUE[1]
+ Data Plane->Active Thread on Port[0],QUEUE[1] len:2
+ //查询到MAC，直接封闭二层数据后发送
+ Data Plane->port[2],NEIGH[0],DMAC->B8:27:EB:C1:D1:39
+ Pack L2 on Port[2]
+ pkt_send_normal->0xb2c00468,outport:2,len:130
+ \end{code}
+
+ \item ARP请求处理
+ \begin{code}[text]
+ send_arp_request 192.168.2.119 on Port[2]
+ pkt_send_normal->0xb2b00468,outport:2,len:74
+ pkt_send_normal->0xb2b00468,outport:2,len:74
+ pkt_send_normal->0xb2b00468,outport:2,len:74
+ \end{code}
+
+ \item ARP响应处理
+ \begin{code}[text]
+ UA Recv ptk 0xb2c00468,len:92,inport:0
+ Recv ARP Packet!
+ ARP->Host IPv4
+ ARP->Response,192.168.0.111[B8:27:EB:D8:83:20]--> 192.168.0.1[00:0A:35:01:00:5B]
+ Learn SMAC Port[0],B8:27:EB:D8:83:20
+ Learn SMAC Port[0],NEIGH[0],Update[B8:27:EB:D8:83:20]!
+ \end{code}
+
+ \item 路由不可达
+ \begin{code}[text]
+ ICMP Report and Drop!
+ \end{code}
+
+ \item FIB表刷新
+ \begin{code}[text]
+ FIB4 fresh...
+ \end{code}
+
+ \end{itemize}
+
+ \item 路由器工作不正确时，使用\texttt{xprintf}函数打印调试，
+ 建议根据不同类别数据流进行打印分析，调试某一些报文时，其他无关内容均不打印；
+ \item 在任意一台测试主机\texttt{ping 8.8.8.8}，
+ 观察路由器分组处理流程及FIB表查找结果变化；
+ \item 路由器正常工作后，复制保留程序输出日志信息。
+\end{enumerate}
+
+\subsection{思考题}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_rethink}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 系统内核的FIB表是如何生成的？生成FIB表的路由协议有哪些，各适应哪些环境？
+ \item 什么是静态路由表？什么是动态路由表？
+ \item FIB表查表不命中如何处理？
+ FIB表指示的下一跳IP的MAC地址不存在如何处理当前分组数据？
+ \item 本程序采用单核单线程处理多个端口的数据转发，如何改成多核多线程方式？
+\end{enumerate}
+
+\subsection{注意事项及有关说明}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_notice}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 可编程网络平台的路由器只是一个基础的路由器原型，
+ 分组处理方法与流程设计并不是规范，学生可根据自己理解创新实现；
+ \item 控制平面的数据是通过平台开发环境重新导入到了系统内核处理，
+ 目的是为了支持该系统上的其他正常SOCKET应用，如Quagga路由软件。
+\end{enumerate}
+
+\subsection{考核方法}
+\label{subsec:c:router-ob:s:router_criterion}
+
+完成本次实验，需要提交一份实验报告、一份程序源代码和一分程序输出日志。
+程序源代码中用户添加的代码需要有详细的注释说明。
+
+\begin{enumerate}
+ \item （20分）在规定时间内完成实验，并提交实验成果；
+ \item （40分）实验报告中有详细的路由逻辑设计分析与实现说明；
+ \item （10分）程序正常运行，测试主机可以ping通或抓包接收到对端报文；
+ \item （10分）ARP请求与响应功能正常工作；
+ \item （10分）测试主机可以ping通路由器端口的IP地址；
+ \item （10分）实验报告与源代码内容完整、格式整洁。
+\end{enumerate}
diff --git a/data/ch_router-openbox/sec_switch.tex b/data/ch_router-openbox/sec_switch.tex
new file mode 100644
index 0000000..4e9a3cf
--- /dev/null
+++ b/data/ch_router-openbox/sec_switch.tex
@@ -0,0 +1,279 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\section{二层交换机实现}
+\label{sec:c:router-ob:s:switch}
+
+\subsection{实验目的}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_object}
+
+本实验的主要目的是让学生掌握可编程网络平台的二层以太网数据收发方法，
+熟悉二层以太网帧的数据结构，掌握MAC地址的解析与使用。
+熟悉二层交换机的分组交换原理、
+设计完成二层交换的分组处理流程和转发表的老化功能与处理方法。
+
+\subsection{实验内容}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_content}
+
+使用可编程网络平台及二层交换机示例框架源码，
+设计完成一个二层以太网交换机原型系统。主要完成以下内容：
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{平台使用与验证：}掌握可编程网络平台及示例开发代码的修改、
+ 编译和运行操作，验证系统自带二层交换机的功能；
+ \item \textbf{逻辑设计与实现：}设计满足二层交换功能的分组处理流程和逻辑，
+ 如源MAC学习功能、目的MAC查表功能、
+ 端口输出（单播与泛洪）功能和MAC转发表老化功能；
+ \item \textbf{功能调试与验证：}验证自己开发的二层交换机功能，
+ 是否满足各端口间相互通信功能；
+\end{enumerate}
+
+\subsection{实验原理、方法和手段}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_principle}
+
+\subsubsection{平台基本使用}
+
+请参考附录\ref{app:openbox}：《可编程网络平台－操作手册》完成。
+
+\subsubsection{二层交换工作原理}
+
+二层交换机工作于OSI模型的第2层（数据链路层），
+可以识别数据帧中的源MAC地址与输入端口信息，
+并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表（交换表）中。
+然后根据目的MAC地址进行交换表的查找，获得目的MAC的输出端口，然后进行转发。
+根据目的MAC地址的不同转发方式还分为单端口转发、多端口转发和泛洪转发。
+
+\subsubsection{二层交换分组处理流程}
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{源MAC学习：}当交换机从某个端口收到一个数据帧，
+ 它先读取包头中的源MAC地址和输入端口号，
+ 这样就知道源MAC地址的机器是连在交换机的哪个端口上。
+ 以此做为MAC转发表的核心数据结构，学习或更新到转发表中；
+ \item \textbf{目的MAC查表：}读取数据帧头中的目的MAC地址，
+ 并在MAC转发表中查找，找到相同MAC的匹配项后，
+ 获取该表项相应的端口信息（返回-1表示查表不命中）；
+ \item \textbf{转发输出：}根据目的MAC的查表结果，判断输出端口号，
+ 若端口号为-1，表示查不到目的MAC表项，则进行泛洪转发；
+ 否则把数据帧直接复制到查表返回的端口上进行转发；
+ \item \textbf{MAC表老化：}每次源MAC学习时都更新该MAC表项的使用时间；
+ 单独启动一个线程，逐项比较MAC表项的最新使用时间与系统当前时间的差值，
+ 如果超过指定老化时长（如3分钟）则将该表项删除。
+ 表项删除可将其有效位置无效，提高处理效率。
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection{实验方法及手段}
+
+可编程网络平台提供了完整软硬件开发环境和网络功能
+（交换或路由等）的示例应用程序及相应框架源代码。
+学生使用挖空了部分逻辑功能的示例框架源码版本完成网络功能的设计与调试工作。
+
+\subsection{实验条件}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_requirement}
+
+\begin{itemize}
+ \item 可编程网络平台一台，交换测试主机两台，
+ 连接拓扑及网络配置如上图\ref{fig:c:router-ob_switch-topo}所示；
+ \item 串口线一根，网线两根；
+ \item 网络创新实验平台使用手册和二层交换机框架源代码
+ （开发环境与编译工具系统自带）。
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[!ht]
+ \centering
+ \includegraphics[width=8cm]{switch-topo}
+ \caption{二层交换机实验拓扑图}
+ \label{fig:c:router-ob_switch-topo}
+ \end{figure}
+
+\subsection{实验步骤}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_procedure}
+
+\subsubsection{平台搭建与系统交换验证}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 参考附件《可编程网络平台－操作手册》搭建可编程网络平台的运行环境；
+ \item 在串口登录界面输入如下命令，启动系统自带二层交换机命令。
+ 系统输出如下信息说明已正常启动且进入工作模式；
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/mnt/openbox# l2switch
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:902,state:21,mid:129
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:902,mid:129,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ Create nm08_mac_aging thread OK!
+ aging[0]->invalid mac:0
+ fastU->fast_ua_recv......
+ ID PORT0 PORT1 PORT2 PORT3
+ 0 . . . .
+ aging[1]->invalid mac:0
+ ID PORT0 PORT1 PORT2 PORT3
+ 0 . . . .
+ aging[2]->invalid mac:0
+ \end{code}
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection{设计开发二层交换机}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 阅读二层交换机框架源代码文件，
+ 根据二层交换工作原理及分组处理流程设计完成框架源代码中的TODO部分内容；
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/# cd /home/hnxs/l2switch/
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/l2switch# vim main_l2switch.c
+ \end{code}
+
+ 以下为main\_l2switch.c文件的具体内容
+ \begin{code}[c]
+ /**
+ * @brief
+ *
+ * @param inport
+ * @param src_mac
+ */
+ /*地址学习过程，将报文的源MAC学习到对应端口MAC表中*/
+ void learn_smac(u8 inport,u8 *src_mac)
+ {
+ /*更新之前查找空白存储MAC位置*/
+ int i = 0,j = -1;
+ xprintf("learn_smac->\n");
+ //TODO User add code
+ xprintf("learn_smac->add new MAC,port:%d,index:%d\n",inport,j);
+ }
+ \end{code}
+
+ 上述框架代码需要实现的主要功能是源MAC地址的学习，
+ 参数输入为分组数据的输入端口号和源MAC地址的指针。
+ 通过对系统MAC转发表的查找，判断原MAC转发表中是否存在该表项，
+ 若存在，则更新该表项的使用时间；
+ 若不存在，则找一个空闲的表项位置存储该条表项，并更新表项使用时间。
+
+ \item 编译自己的二层交换机源码，生成相应的交换机系统命令user\_l2switch；
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/l2switch# make
+ gcc –o user_l2switch main_l2switch –lreg –lrule –lua -lthread
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/l2switch# ls
+ main_l2switch.c Makefile user_l2switch
+ \end{code}
+ user\_l2switch为用户代码编译输出的可执行文件。
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection{调试与验证}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 运行自己的二层交换机代码，验证交换机的功能；
+
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/l2switch# ./user_l2switch
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:902,state:21,mid:129
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:902,mid:129,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ Create nm08_mac_aging thread OK!
+ aging[0]->invalid mac:0
+ fastU->fast_ua_recv......
+ 后面打印以学生代码为准……
+ \end{code}
+ 运行当前目录下用户的可执行文件，必须在前面加上”./”
+
+ \item 二层交换机正常工作后，可以显示如下信息；
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/mnt/openbox# l2switch
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:902,state:21,mid:129
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:902,mid:129,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ Create nm08_mac_aging thread OK!
+ aging[0]->invalid mac:0
+ fastU->fast_ua_recv......
+ inport:0,dstmid:129,len:102,dmac:33:33:00:00:00:02,
+ smac:B8:27:EB:04:FC:F0
+ learn_smac->
+ update_mac_time->port:0,index:0
+ learn_smac->add new MAC,port:0,index:0
+ find_dmac->ret = -1
+ ------pkt_send_flood------
+ pkt_send_normal->0xb4c00468,outport:1,len:102
+ pkt_send_normal->0xb4c00468,outport:2,len:102
+ pkt_send_normal->0xb4c00468,outport:3,len:102
+ ID PORT0 PORT1 PORT2 PORT3
+ 0 B8:27:EB:04:FC:F0 B8:27:EB:76:8F:DA . .
+ 1 . . . .
+ \end{code}
+ \begin{itemize}
+ \item 有端口接收到报文，显示输入端口及源目的MAC地址内容
+ \begin{code}[text]
+ inport:0,dstmid:129,len:102,dmac:33:33:00:00:00:02,
+ smac:B8:27:EB:04:FC:F0
+ \end{code}
+ \item 进入源MAC学习阶段，并更新MAC时间
+ \begin{code}[text]
+ learn_smac->
+ update_mac_time->port:0,index:0
+ learn_smac->add new MAC,port:0,index:0
+ \end{code}
+ \item 进入目的MAC查表阶段，输出查表结果
+ \begin{code}[text]
+ find_dmac->ret = -1
+ \end{code}
+ \item 进行报文转发
+ \begin{code}[text]
+ //泛洪发送
+ ------pkt_send_flood------
+ pkt_send_normal->0xb4c00468,outport:1,len:102
+ pkt_send_normal->0xb4c00468,outport:2,len:102
+ pkt_send_normal->0xb4c00468,outport:3,len:102
+ //单播发送
+ pkt_send_normal->0xb4c00468,outport:3,len:102
+ \end{code}
+ \item 实时输出端口MAC地址信息，如下表示在端口0和端口1上分别学习到了两个MAC地址信息
+ \begin{code}[text]
+ ID PORT0 PORT1 PORT2 PORT3
+ 0 B8:27:EB:04:FC:F0 B8:27:EB:76:8F:DA . .
+ 1 . . . .
+ \end{code}
+ \end{itemize}
+
+ \item 交换机工作不正确时，开启xprintf函数打印调试；
+ 重返步骤3，仔细阅读二层交换框架代码、交换机的工作原理及分组处理流程；
+
+ \item 交换机正常工作后，尝试不断切换连两根网线连接交换机的端口，
+ 观察测试主机的ping丢包，观察交换机工作界面的输出显示。
+\end{enumerate}
+
+\subsection{思考题}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_rethink}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 交换机区分IPv4和IPv6协议吗？区分TCP和UDP吗？
+ \item 广播风暴（broadcast storm）是如何产生的？如何避免？
+ 在不同的应用环境中分别采取的什么方法？
+ \item 广播与组播报文如何判断？组播报文如何转发？
+ \item MAC转发表的老化时间与哪些因素相关？网络规模、MAC表项大小？
+\end{enumerate}
+
+\subsection{注意事项及有关说明}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_notice}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 可编程网络平台的使用手册需要仔细阅读，严格参照文档说明搭建和运行该平台系统；
+ \item 代码修改若不习惯vim命令，可将其文件通过网络方式下载到自己电脑，编辑修改完成后，再上传到实验平台进行验证。Windows平台的上传下载工具为pscp.exe；
+ \item 二层交换机框架代码只完成了基本的二层数据收发功能，交换机的其他功能逻辑需要自己完成，注意一定要紧扣二层交换机的实验原理完成；
+ \item 系统命令运行直接输入命令名称，当前目录的可执行文件运行需要在前面加上“./”。
+\end{enumerate}
+
+\subsection{考核方法}
+\label{subsec:c:router-ob:s:switch_criterion}
+
+完成本次实验，需要提交一份实验报告、一份程序源代码和一分程序输出日志。
+程序源代码中用户添加的代码需要有详细的注释说明。
+\begin{enumerate}
+ \item （20分）在规定时间内完成实验，并提交实验成果；
+ \item （40分）实验报告中有详细的交换逻辑设计分析与实现说明；
+ \item （10分）程序正常运行，测试主机可以ping通或抓包接收到对端报文；
+ \item （10分）MAC转发表在设定时间后可以老化；
+ \item （10分）测试主机切换端口连接后仍能ping通；
+ \item （10分）实验报告与源代码内容完整、格式整洁。
+\end{enumerate}
diff --git a/data/ch_sdn-openbox/preface.tex b/data/ch_sdn-openbox/preface.tex
new file mode 100644
index 0000000..a923b63
--- /dev/null
+++ b/data/ch_sdn-openbox/preface.tex
@@ -0,0 +1,11 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\chapter{软件定义网络与网络测量}
+\label{chap:sdn-ob}
+
+本单元实验使学生能初步使用SDN平台进行网络功能的设计与实现，
+通过实验来掌握OpenFlow协议的基本功能与应用，
+以及网络拓扑构建的基本实现。初步掌握网络测试的常用原理及方法，
+了解在测试过程中影响测量精度的原因及如何提高测量精度。
+能通过实验理解软硬件协同测量的方法与特点。
+
diff --git a/data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex b/data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex
new file mode 100644
index 0000000..3c44e3a
--- /dev/null
+++ b/data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex
@@ -0,0 +1,28 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\section{纳秒级高精度硬件测量}
+\label{sec:c:sdn-ob:s:ns}
+
+\subsection{实验目的}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_object}
+
+\subsection{实验内容}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_content}
+
+\subsection{实验原理、方法和手段}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_principle}
+
+\subsection{实验条件}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_requirement}
+
+\subsection{实验步骤}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_procedure}
+
+\subsection{思考题}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_rethink}
+
+\subsection{注意事项及有关说明}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_notice}
+
+\subsection{考核方法}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_criterion}
diff --git a/data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex b/data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex
new file mode 100644
index 0000000..adab807
--- /dev/null
+++ b/data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex
@@ -0,0 +1,28 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\section{基于OpenFlow的SDN交换机}
+\label{sec:c:sdn-ob:s:sdn}
+
+\subsection{实验目的}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_object}
+
+\subsection{实验内容}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_content}
+
+\subsection{实验原理、方法和手段}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_principle}
+
+\subsection{实验条件}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_requirement}
+
+\subsection{实验步骤}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_procedure}
+
+\subsection{思考题}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_rethink}
+
+\subsection{注意事项及有关说明}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_notice}
+
+\subsection{考核方法}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_criterion}
diff --git a/data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex b/data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex
new file mode 100644
index 0000000..c61cacc
--- /dev/null
+++ b/data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex
@@ -0,0 +1,28 @@
+%# -*- coding: utf-8-unix -*-
+
+\section{基于OpenFlow的拓扑测量}
+\label{sec:c:sdn-ob:s:topo}
+
+\subsection{实验目的}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_object}
+
+\subsection{实验内容}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_content}
+
+\subsection{实验原理、方法和手段}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_principle}
+
+\subsection{实验条件}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_requirement}
+
+\subsection{实验步骤}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_procedure}
+
+\subsection{思考题}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_rethink}
+
+\subsection{注意事项及有关说明}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_notice}
+
+\subsection{考核方法}
+\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_criterion}
diff --git a/data/ch_socket/sec_smtp.tex b/data/ch_socket/sec_smtp.tex
index c2d3bfc..acfe608 100644
--- a/data/ch_socket/sec_smtp.tex
+++ b/data/ch_socket/sec_smtp.tex
@@ -1,23 +1,23 @@
%# -*- coding: utf-8-unix -*-
\section{SMTP客户端实现}
-\label{sec:c:socket_s2}
+\label{sec:c:socket:s:smtp}
\subsection{实验目的}
-\label{subsec:c:socket_s3_object}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_object}
进一步理解和掌握Python中TCP套接字编程的基础知识，
理解SMTP报文格式，了解开发一个简单应用程序的流程。
\subsection{实验内容}
-\label{subsec:c:socket_s3_content}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_content}
创建一个可以向任何接收方发送电子邮件的简单邮件客户端。
通过Python编写代码与邮件服务器创建一个TCP连接，
使用SMTP协议与邮件服务器交谈并发送邮件报文，最后关闭连接。
\subsection{实验原理、方法和手段}
-\label{subsec:c:socket_s3_principle}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_principle}
SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）即简单邮件传输协议，
是因特网电子邮件中主要的应用层协议，它使用TCP可靠数据传输服务，
@@ -68,7 +68,7 @@ RFC5321给出了SMTP的定义。SMTP有众多出色的性质，
用一个独立的句点指示该邮件的结束，并且仅当所有邮件发送完后才发送QUIT。
\subsection{实验条件}
-\label{subsec:c:socket_s3_requirement}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_requirement}
\begin{itemize}
\item 下列装有python环境的电脑一台；
@@ -77,7 +77,7 @@ RFC5321给出了SMTP的定义。SMTP有众多出色的性质，
\end{itemize}
\subsection{实验步骤}
-\label{subsec:c:socket_s3_procedure}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_procedure}
通过Python开发一个简单的SMTP客户端发送邮件。
补充完善下面的代码并通过向不同的账号发送电子邮件测试程序。
@@ -111,16 +111,16 @@ RFC5321给出了SMTP的定义。SMTP有众多出色的性质，
\end{code}
\subsection{思考题}
-\label{subsec:c:socket_s3_rethink}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_rethink}
修改代码使程序发送的邮件中不仅包含文本还能够包含图片。
\subsection{注意事项及有关说明}
-\label{subsec:c:socket_s3_notice}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_notice}
注意部分邮件服务器默认关闭SMTP，需进入设置手动开启SMTP协议。
\subsection{考核方法}
-\label{subsec:c:socket_s3_criterion}
+\label{subsec:c:socket:s:smtp_criterion}
同实验\ref{sec:c:socket:s:udp}。
diff --git a/data/ch_socket/sec_udp.tex b/data/ch_socket/sec_udp.tex
index aac2375..1b0e3f0 100644
--- a/data/ch_socket/sec_udp.tex
+++ b/data/ch_socket/sec_udp.tex
@@ -44,7 +44,7 @@ UDP报文没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段等，可靠
一旦数据传输结束，服务器和客户通过调用close( )来关闭套接字。
具体流程如图\ref{fig:c:socket_udp-flow}所示。
-\begin{figure}[!htp]
+\begin{figure}[!ht]
\centering
\includegraphics[width=8cm]{udp-flow}
\caption{无连接客户/服务器流程图}
diff --git a/data/preface.tex b/data/preface.tex
index 988fbe7..e25cf20 100644
--- a/data/preface.tex
+++ b/data/preface.tex
@@ -22,8 +22,10 @@
\begin{itemize}
\item 第一单元：谢怡、陈建发、洪劼超、雷蕴奇，厦门大学
- \item 第二单元：吴荻，国防科技大学
+ \item 第二单元：吴荻、周丽涛，国防科技大学
\item 第三单元：张晓丽，昆明理工大学
+ \item 第四单元：胡罡、徐东来、徐明、夏竟，国防科技大学
+ \item 第五单元：胡罡、徐东来、蔡志平、徐明、夏竟，国防科技大学
\item 统筹规划：徐明、夏竟，国防科技大学
\end{itemize}
diff --git a/figure/chapters/router-openbox/switch-topo.png b/figure/chapters/router-openbox/switch-topo.png
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..5e9a6ad677fbf96189911eea5ef9211928709a50
GIT binary patch
literal 23421
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z-#6~KzwQ}F7;ZOf&$Z^9&-=tX2~k&5BEY4_MG%DG;RAV1_h&p8VSV=99y=`k1ee4&|P{h*3D8h|4r1@t+|5
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Date: Tue, 23 Feb 2021 21:40:27 +0800
Subject: [PATCH 03/11] =?UTF-8?q?=E5=A2=9E=E5=8A=A0=E7=AC=AC=E4=BA=94?=
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--- a/.gitignore
+++ b/.gitignore
@@ -24,3 +24,4 @@ _minted-*
*.exe
*.obj
*.listing
+settings.json
diff --git a/data/ch_router-openbox/sec_networking.tex b/data/ch_router-openbox/sec_networking.tex
index 3ed9b55..04d5746 100644
--- a/data/ch_router-openbox/sec_networking.tex
+++ b/data/ch_router-openbox/sec_networking.tex
@@ -64,7 +64,7 @@ BGP是自治系统间的路由协议，是一种外部网关协议，
\begin{figure}[!ht]
\centering
- \includegraphics[width=8cm]{switch-topo}
+ \includegraphics[width=12cm]{networking-topo}
\caption{三层路由组网实验拓扑图}
\label{fig:c:router-ob_networking-topo}
\end{figure}
diff --git a/data/ch_router-openbox/sec_router.tex b/data/ch_router-openbox/sec_router.tex
index 2deeef2..fae5866 100644
--- a/data/ch_router-openbox/sec_router.tex
+++ b/data/ch_router-openbox/sec_router.tex
@@ -78,7 +78,7 @@
\begin{figure}[!ht]
\centering
- \includegraphics[width=8cm]{switch-topo}
+ \includegraphics[width=8cm]{router-topo}
\caption{三层路由器实验拓扑图}
\label{fig:c:router-ob_router-topo}
\end{figure}
diff --git a/data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex b/data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex
index 3c44e3a..2ef32f8 100644
--- a/data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex
+++ b/data/ch_sdn-openbox/sec_ns.tex
@@ -6,23 +6,224 @@
\subsection{实验目的}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_object}
+本实验的主要目的是让学生掌握网络测试的常用原理及方法，
+了解在测试过程中影响测量精度的原因及如何提高测量精度。
+了解软硬件结果的测量方法与优势。
+
\subsection{实验内容}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_content}
+使用可编程网络平台及用户应用AMS（自动测量系统）软件源代码，
+对网络远端的服务器进行RTT延时测量和带宽测量，
+测量不同长度网线的数据传输时长。主要完成以下内容：
+
+\begin{enumerate}
+ \item 测量RTT时长：使用AMS软件测量一台校园网内服务器的RTT时间，
+ 测量报文使用ping协议文本；
+ \item 测量带宽：在测量网络中添加一台可编程网络平台，
+ 配置为带宽响应测量模式，测量这两个节点之间的实时网络流量，
+ 并用不同测量报文大小来验证测量结果；
+ \item 测量网线时延：测量不同长度网线的数据传输时延，
+ 根据测量结果分析本系统的测量优势与局限；
+ \item 添加软件计时测量：修改测量报文代码，
+ 在开始发送时取系统时间做为软件发送时间，
+ 在接收到报文后为每个报文设置系统接收时间，计算软件的RTT时间。
+\end{enumerate}
+
\subsection{实验原理、方法和手段}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_principle}
+\subsubsection{测量原理}
+网络测量主要是通过时间和数据量相关和相对的关系来反映网络中的各种特性，
+如带宽、延时、抖动和丢包等。
+
+网络测量的分类标准有多种。根据测量的方式分为：
+主动测量和被动测量；根据测量点的多少分为：单点测量与多点测量；
+根据被测量者知情与否分为：协作式测量与非协作式测量；
+根据测量所采用的协议分为：基于BGP协议的测量、
+基于TCP/IP协议的测量以及基于SNMP协议的测量；
+根据测量的内容分为：拓扑测量与性能测量。
+\subsubsection{可编程网络平台的测量特征}
+
+本实验的测量最主要方法是由软件构造测量报文和设定发送报文的时刻表，
+由硬件在指定时间进行报文发送，并在接收获得回应报文后标记硬件的接收时刻。
+接收数据由软件汇总统计计数，与原发送数据进行时间关联，
+计算测量结果。硬件的时间控制精度为8ns，
+故测量数据的收发时间均控制在8ns误差范围内。
+根据时间的精准控制，扩展出硬件背靠背发包测试网络带宽，
+精准周期发包测量精准抖动。
+
+\subsubsection{测量流程}
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{软件构造测量报文：}根据测量要求，软件构造测量报文，
+ 报文内容由用户决定。如果测量通用服务器，可以使用ping报文；
+ \item \textbf{软件设置测量报文的发送间隔：}软件设备每个测量报文的发送间隔，
+ 间隔时间可以是零，表示硬件背靠背发送报文；
+ \item \textbf{软件发送测量报文到硬件缓存：}软件将所有测量报文构造好后，
+ 通过分组发送函数发送到硬件缓存。硬件最大缓存32个MTU为1500的分组数据；
+ \item \textbf{软件启动发送：}所有测量分组发送到硬件完成后，
+ 软件可以随时启动发送，通过写硬件状态寄存器的方式通知硬件开始发送测量报文；
+ \item \textbf{硬件根据时间参数严格输出测量报文：}
+ 硬件从开始接收到发送标记时刻开始发送第一个报文，
+ 然后根据报文携带的间隔时间，循环等待，直到下一个报文发送时刻，
+ 将该报文依次发送出去；
+ \item \textbf{硬件接收测量响应报文，标记硬件时间戳：}
+ 等待测量响应服文返回，当接收到任何响应报文后，
+ 硬件均会在报文的头部添加本址硬件时间戳信息，然后将该报文发送给软件；
+ \item \textbf{软件接收报文：}软件根据测量要求，循环接收测量响应报文，
+ 如ping 32个报文后需要接收到32个响应报文；
+ \item \textbf{软件计算测量结果：}测量响应报文接收完成后，
+ 将之前设置的测量配置参数（各报文发送间隔）、
+ 硬件开始发送报文时间戳和接收报文内的时间戳等信息汇总起来进行计算，
+ 得到测量结果后打印输出。
+\end{enumerate}
+
\subsection{实验条件}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_requirement}
+\begin{itemize}
+ \item 可编程网络平台两个，被测试服务器一台；
+ 连接拓扑如图\ref{fig:c:sdn-ob_ns-topo}所示；
+ \item 串口线一根，网线多根；
+ \item AMS软件源代码；
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[!ht]
+ \centering
+ \includegraphics[width=9cm]{ns-topo}
+ \caption{高精度网络测量实验拓扑图}
+ \label{fig:c:sdn-ob_ns-topo}
+\end{figure}
+
\subsection{实验步骤}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_procedure}
+\begin{enumerate}
+ \item 测试平台与被测量主机间的连接性，在平台\texttt{ping 192.168.1.111}；
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/ams# ping 192.168.1.111
+ PING 192.168.1.111 (192.168.1.111) 56(84) bytes of data.
+ 64 bytes from 192.168.1.111: icmp_seq=1 ttl=64 time=1.57 ms
+ 64 bytes from 192.168.1.111: icmp_seq=2 ttl=64 time=1.60 ms
+ 64 bytes from 192.168.1.111: icmp_seq=3 ttl=64 time=1.74 ms
+ ^C
+ --- 192.168.1.111 ping statistics ---
+ 3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2003ms
+ rtt min/avg/max/mdev = 1.576/1.640/1.746/0.088 ms
+ \end{code}
+
+ \item 运行AMS测量命令，测量服务RTT的命令如下：
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/ams# ams 192.168.1.111 5 70 1000000000
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:1068,state:21,mid:131
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:1068,mid:131,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ fastU->librule version:20181015,Default Action:0x40000080
+ wait for ams pkts...
+ fastU->fast_ua_recv......
+ \end{code}
+ 系统输出如上信息说明AMS运行成功，并发送5个70字节大小的ping报文出去，默认间隔为1秒。等待ping响应回来。
+ \item 观察RTT测量结果
+ \begin{code}[text]
+ AMS ID PKT_SIZE TS(ns)
+ 0, 70, 1583184
+ 1, 70, 1625224
+ 2, 70, 1707240
+ 3, 70, 1492256
+ 4, 70, 1650272
+ \end{code}
+ 观察测量结果，计算结果在1.5ms左右，与之前的ping测试结果相差不大。
+
+ \item 测试两个测量平台之间的实时网络带宽
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/ams# ams 192.168.1.111 5 100 0
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:1068,state:21,mid:131
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:1068,mid:131,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ fastU->librule version:20181015,Default Action:0x40000080
+ wait for ams pkts...
+ fastU->fast_ua_recv......
+ \end{code}
+
+ 测试之前，要在此链路中间增加一个背景流，使用iperf的UDP流大小为600Mbps，
+ 系统给服务器发送5个100字节大小的ping报文出去，默认间隔为1秒。
+
+\item 观察带宽测试结果
+ \begin{code}[text]
+ AMS ID PKT_SIZE BW(bps)
+ 0, 70, 341467254
+ \end{code}
+ Iperf的背景流设置参数为600M时，其实际带宽会跑到648Mbps左右。
+ 链路上只有两种数据流，该测量值只是某个测量小时段的带宽反馈，
+ UDP流也存在不稳定性，故其结果相加不可能完全是1000Mbps。
+ 其相加结果与千兆带宽基本相等。
+
+\item 测量网线传输延时
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/ams# ams
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ FAST UA REG->from pid:1068,state:21,mid:131
+ fastU->Register UA to FAST Kernel! Wait Reply......
+ fastU->UA->pid:1068,mid:131,Register OK!
+ fastU->libua version:20180827
+ fastU->librule version:20181015,Default Action:0x40000080
+ wait for ams pkts...
+ fastU->fast_ua_recv......
+ \end{code}
+
+ 网络测量时需要连接在设备的0和1号端口上，默认测量32组数据。
+
+ \item 观察网线测量结果
+ \begin{code}[text]
+ AMS ID PKT_SIZE TS(ns)
+ 0, 100, 20194
+ 1, 100, 20214
+ 2, 100, 20210
+ 3, 100, 20216
+ 4, 100, 20202
+ \end{code}
+
+ 从数据分析每组测量结果有些误差，但基本
+ \item 分析测量数据的差异
+ \begin{enumerate}
+ \item 对相同测试案例进行多组测量，观察数据变化。
+ \item 分析RTT测量时，软件计时测量与硬件计时测量的差异。
+ \end{enumerate}
+\end{enumerate}
\subsection{思考题}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_rethink}
+\begin{enumerate}
+ \item 硬件背靠背报文发送是什么意思？其测量的原理是什么？
+ \item 通过硬件方式测量多组延时数据，为什么仍有较大波动？
+ \item 如何测量网络的抖动？
+\end{enumerate}
+
\subsection{注意事项及有关说明}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_notice}
+\begin{enumerate}
+ \item 测量服务器的PING延时，需要修改发包内容为正确的PING报文内容。
+ \item 测量报文的间隔可以设置为零，但真正发包时的发包时刻计算却不是零，
+ 是因为硬件报文是逐个逐个发送的，且每个报文发送时间长短与其报文长度相关。
+ \item 时间计算与带宽计算中均用到了除法，引入了误差。
+ 硬件时钟本身是存在误差（时钟飘移）的，也会引入计数的误差。
+\end{enumerate}
+
\subsection{考核方法}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:ns_criterion}
+
+完成本次实验，需要提交一份实验报告和一分程序输出日志。
+\begin{enumerate}
+ \item （20分）在规定时间内完成实验，并提交实验成果；
+ \item （25分）实现软件计时测量与硬件测量对比；
+ \item （25分）将多线测量结果以图形曲线形式汇总并做分析总结；
+ \item （20分）完成网络抖动测量，并做图形化汇总统计；
+ \item （10分）实验报告与源代码内容完整、格式整洁。
+\end{enumerate}
+
diff --git a/data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex b/data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex
index adab807..98dca17 100644
--- a/data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex
+++ b/data/ch_sdn-openbox/sec_sdn.tex
@@ -6,23 +6,587 @@
\subsection{实验目的}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_object}
+本实验的主要目的是让学生了解SDN的概念及三层结构原理，
+掌握OpenFlow协议格式、内容、工作流程及对应功能作用。
+掌握SDN控制器北向API使用方法，可通过API编程获取和设置交换机数据。
+
\subsection{实验内容}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_content}
+使用可编程网络平台及SDN交换机示例框架代码，完成OpenFlow协议的部分功能逻辑。
+验证并分析SDN交换机的工作原理与处理流程。主要完成以下内容：
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{阅读协议：}阅读OpenFlow 1.3版本协议白皮书，
+ 掌握其协议内容及对应功能；
+ \item \textbf{设计实现协议功能：}基于SDN交换机示例框架代码，
+ 选择开发OpenFlow协议的部分功能，完成逻辑设计与实现；
+ \item \textbf{验证交换机功能：}运行自己的SDN交换机，跟控制器建立连接，
+ 在控制器查询其工作状态与相关协议功能展示。
+ 如交换机基本信息描述、交换机流表状态、
+ 交换机端口状态及计数统计、网络拓扑展示效果；
+ \item \textbf{检验流表：}验证SDN交换机连接主机间的通信功能，
+ 并观察流表内容及变化情况；
+ \item \textbf{REST API应用：}使用实验提供的北向REST~API接口查询控制器，
+ 获取或设置交换机的不同功能数据；
+ \item \textbf{定义流表：}使用REST API接口修改流表内容，
+ 观察主机的通信情况是否受到影响；
+\end{enumerate}
+
\subsection{实验原理、方法和手段}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_principle}
+\subsection{SDN交换机工作原理}
+SDN即Software Defined Network（软件定义网络），
+是一种新型网络创新架构，用于解决传统网络架构中对于网络虚拟化、
+各类自动化部署以及新型网络协议的问题。
+
+SDN将传统的紧耦合网络设备被拆分成了应用、控制、转发三层，
+其中应用和控制层面能够控制网络中数据的流向以及协议控制，
+而底层的网络设备被抽象为了可自定义的转发逻辑实体，
+可被上层应用定义为不同类型的转发设备。
+
+在应用层，用户可通过通用、简单的API获取网络信息，
+并可修改转发设备的工作逻辑，达到动态改变网络架构的目的。
+
+\subsection{SDN交换机分组处理流程}
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{启动协议通道：}
+ SDN交换机运行OpenFlow协议代理程序与上层控制器建立通信连接。
+ 交换机解析处理OpenFlow协议，
+ 根据协议要求完成协议功能的相关数据收集和配置功能，
+ 构造相应的OpenFlow协议应答控制器。
+
+ \item \textbf{建立连接：}OpenFlow协议代理运行时，
+ 交换机首先和控制器建立连接，
+ 并发送OFP\_HELLO消息用以确认双方都支持的OFP协议版本信息；
+ \item \textbf{查询或设置数据：}
+ 控制器通过OpenFlow的具体消息协议查询或设置交换机其他相关功能的数据，
+ 如OFPT\_HELLO、OFPT\_ECHO\_REQUEST、OFPT\_PACKET\_IN、OFPT\_PACKET\_OUT、
+ OFPT\_FLOW\_MOD、OFPT\_PORT\_MOD、OFPMP\_DESC、OFPMP\_FLOW、OFPMP\_PORT\_STATS等；
+ \item \textbf{处理转发分组：}当交换机接收到一个数据转发分组时，
+ 提取分组数据中的相关字段组成查表关键字，然后在本地进行流表匹配。
+ 如果匹配成功，则根据流表的动作处理该分组，如从其他端口转发出去；
+ 如果匹配不成功，则会命中默认动作，将分组打包送到控制器；
+ \item \textbf{PACKET\_IN分组上传：}交换机查表不命中或是接收到链路探测报文，
+ 则将该数据封装在OpenFlow的PACKET\_IN消息中，上传给控制器；
+ \item \textbf{PACKET\_OUT分组下发：}通过PACKET\_IN上传的分组，
+ 经过控制器分析处理后，会将其封装在OpenFlow协议的PACKET\_OUT消息中，
+ 并携带输出端口信息下发到交换机。交换机接收到该消息数据后，
+ 根据输出信息指示，将该分组从指定端口输出。
+ 通过PACKET\_OUT发送的分组数据还包括链路探测协议报文。
+ \item \textbf{FLOW\_MOD消息处理：}
+ 控制器通过下发FLOW\_MOD消息给交换机的流表设置转发表项内容，
+ FLOW\_MOD消息中包括分组特征元组信息和动作执行列表。
+ 特征元组通常包括常用的MAC信息、帧类型和五元组信息等，
+ 动作通常包括输出端口或丢弃信息等；
+\end{enumerate}
+
\subsection{实验条件}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_requirement}
+\begin{itemize}
+ \item 可编程网络平台一个，交换测试主机两台，
+ SDN控制器（安装SDN控制器软件Floodlight）一台。
+ 网络配置及连接拓扑如图\ref{fig:c:sdn-ob_sdn-topo}所示；
+ \item 串口线一根，网线三根；
+ \item SDN交换机框架开发源代码、流表配置Python脚本。
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[!ht]
+ \centering
+ \includegraphics[width=9cm]{sdn-topo}
+ \caption{OpenFlow交换机实验拓扑图}
+ \label{fig:c:sdn-ob_sdn-topo}
+\end{figure}
+
\subsection{实验步骤}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_procedure}
+\subsubsection{编译运行SDN交换机，验证交换机基本功能；}
+
+请参考附件\ref{app:openbox}：《可编程网络平台－操作手册》完成。
+
+\subsubsection{基于SDN交换机源码，选择实现自己的协议功能；}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 修改源代码
+ \begin{code}[c]
+ enum ofperr handle_openflow_callback(struct ofp_buffer *ofpbuf,int len)
+ {
+ int oftype = ofpbuf->header.type;
+
+ SHOW_FUN(0);
+ LOG_DBG("ofpbuf->header.type=%d\n",ofpbuf->header.type);
+ switch(oftype)
+ {
+ case OFPT_HELLO:
+ /*用户不实现该类消息处理，则直接break，函数返回CONTINUE，
+ *由系统库完成后续处理；*/
+ break;
+ case OFPT_PACKET_OUT:
+ /*若用户想实现该消息的处理，则在此处完成对消息的功能逻辑，
+ *然后直接返回HANDLE，表示已经处理，库函数直接返回*/
+ //TO DO 用户在些添加处理逻辑，完成该消息功能
+ return HANDLE;
+ //可再增加其他OpenFlow协议的消息类型
+ }
+ return CONTINUE;
+ }
+ \end{code}
+ 用户可以根据自己能力选择实现OpenFlow协议的部分消息功能，
+ 一旦处理了该消息，一定要返回HANDLE，否则直接break即可。
+ \item 编译源代码
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/sdn# make
+ gcc –o user_openflow –l reg –l ua –l rule –l ofp -lpthread
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/sdn# ls
+ main_openflow.c Makefile user_openflow
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/sdn#
+ \end{code}
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection{运行修改后的交换机，再次验证SDN交换机的功能；}
+\begin{enumerate}
+ \item 运行SDN交换机，交换机正常工作后输出如下；
+ \begin{code}[console]
+ root@HNXS-FAST:/home/hnxs/sdn# ./ user_openflow -4 192.168.1.3 -i obx0,obx1,obx2,obx3
+ fastU->REG Version:20180827,OpenBox HW Version:2030200722
+ port_name:eth0,port:0
+ port_name:obx0,port:0
+ xofp uses obsolete (PF_INET,SOCK_PACKET)
+ port_name:obx1,port:1
+ port_name:obx2,port:2
+ port_name:obx3,port:3
+ fastU->librule version:20181015,Default Action:0x40000080
+ xofp)Connect to SDN Controller [ 192.168.1.3:6653 ] OK!
+ 0_nms_of13)DELETE ALL RULE!
+ eth0 ADD!
+ obx0 ADD!
+ obx1 ADD!
+ obx2 ADD!
+ obx0(0x29008) Start...
+ obx2(0x2e100) Start...
+ obx3(0x30958) Start...
+ obx1(0x2b890) Start...
+ obx3 ADD!
+ \end{code}
+
+ \item 查看控制器界面基本信息，
+ 在浏览器打开控制器WEB网站\url{http://192.168.1.3/ui/index.html}，
+ 控制界面如图\ref{fig:c:sdn-ob_sdn-switch}所示：
+ \begin{figure}[!htp]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{sdn-switch}
+ \caption{SDN交换机信息}
+ \label{fig:c:sdn-ob_sdn-switch}
+ \end{figure}
+
+ \item 查看连接测试主机信息，
+ SDN主机及连接信息如图\ref{fig:c:sdn-ob_sdn-host}所示：
+ \begin{figure}[!htp]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{sdn-host}
+ \caption{SDN主机信息}
+ \label{fig:c:sdn-ob_sdn-host}
+ \end{figure}
+
+ \item 查看端口状态与计数信息与流表信息，
+ 端口状态与流表计数信息如图\ref{fig:c:sdn-ob_port-flowtable}所示：
+ \begin{figure}[!htp]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{port-flowtable}
+ \caption{端口状态与流表计数信息}
+ \label{fig:c:sdn-ob_port-flowtable}
+ \end{figure}
+
+ \item 查看网络拓扑信息，如图\ref{fig:c:sdn-ob_sdn-test-topo}所示：
+ \begin{figure}[!htp]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{sdn-test-topo}
+ \caption{SDN网络拓扑信息}
+ \label{fig:c:sdn-ob_sdn-test-topo}
+ \end{figure}
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection{在测试主机ping的前后，分别观察流表变化；}
+\begin{enumerate}
+ \item ping之前的流表信息（使用REST API方式获取其json数据），
+ 如图\ref{fig:c:sdn-ob_empty-flowtable}所示：
+ \begin{figure}[!htp]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{empty-flowtable}
+ \caption{空流表信息}
+ \label{fig:c:sdn-ob_empty-flowtable}
+ \end{figure}
+
+ \item ping之后的流表信息，如图\ref{fig:c:sdn-ob_flowtable-ping}所示：
+ \begin{figure}[!htp]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{flowtable-ping}
+ \caption{ping通后流表信息}
+ \label{fig:c:sdn-ob_flowtable-ping}
+ \end{figure}
+ Ping通之后在SDN交换机的流表里多了4条转发流表，
+ 分别是两个方向的ARP应答报文转发表和两个方向的IP报文转发表
+ （具体内容在后面的REST~API数据中查验）。
+ 由此可以说明：控制器向SDN交换机注入了四条转发流表，才让两边的主机ping通了。
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection{使用REST API接口查询交换机的相关功能数据；}
+\begin{enumerate}
+ \item 查询交换机基本信息
+ \begin{code}[console]
+ # curl http://192.168.1.3:8080/wm/core/switch/\
+ 00:00:00:0a:00:00:08:01/desc/json
+ \end{code}
+ \begin{code}[json]
+ {
+ "desc": {
+ "version": "OF_13",
+ "manufacturer_description": "HuNan XinShi NetWork",
+ "hardware_description": "OpenBox HW 2017",
+ "software_description": "OpenBox Driver 1.0.0",
+ "serial_number": "None",
+ "datapath_description": "None"
+ }
+ }
+ \end{code}
+ \item 查询端口计数信息
+ \begin{code}[console]
+ # curl http://192.168.1.3:8080/wm/core/switch/\
+ 00:00:00:0a:00:00:08:01/port/json
+ \end{code}
+ \begin{code}[json]
+ {
+ "port_reply": [{
+ "version": "OF_13",
+ "port": [{
+ "port_number": "local",
+ "receive_packets": "10957",
+ "transmit_packets": "1180",
+ "receive_bytes": "592738",
+ "transmit_bytes": "143898",
+ "receive_dropped": "0",
+ "transmit_dropped": "0",
+ "receive_errors": "0",
+ "transmit_errors": "0",
+ "receive_frame_errors": "0",
+ "receive_overrun_errors": "0",
+ "receive_CRC_errors": "0",
+ "collisions": "0",
+ "duration_sec": "4294966827",
+ "duration_nsec": "573987"
+ }, {
+ "port_number": "1",
+ "receive_packets": "86",
+ "transmit_packets": "205",
+ "receive_bytes": "11427",
+ "transmit_bytes": "22632",
+ "receive_dropped": "0",
+ "transmit_dropped": "0",
+ "receive_errors": "0",
+ "transmit_errors": "0",
+ "receive_frame_errors": "0",
+ "receive_overrun_errors": "0",
+ "receive_CRC_errors": "0",
+ "collisions": "0",
+ "duration_sec": "4294966827",
+ "duration_nsec": "573991"
+ }, {
+ "port_number": "2",
+ "receive_packets": "0",
+ "transmit_packets": "0",
+ "receive_bytes": "0",
+ "transmit_bytes": "0",
+ "receive_dropped": "0",
+ "transmit_dropped": "0",
+ "receive_errors": "0",
+ "transmit_errors": "0",
+ "receive_frame_errors": "0",
+ "receive_overrun_errors": "0",
+ "receive_CRC_errors": "0",
+ "collisions": "0",
+ "duration_sec": "4294966827",
+ "duration_nsec": "573992"
+ }, {
+ "port_number": "3",
+ "receive_packets": "616",
+ "transmit_packets": "220",
+ "receive_bytes": "56948",
+ "transmit_bytes": "24659",
+ "receive_dropped": "0",
+ "transmit_dropped": "0",
+ "receive_errors": "0",
+ "transmit_errors": "0",
+ "receive_frame_errors": "0",
+ "receive_overrun_errors": "0",
+ "receive_CRC_errors": "0",
+ "collisions": "0",
+ "duration_sec": "4294966827",
+ "duration_nsec": "573994"
+ }, {
+ "port_number": "4",
+ "receive_packets": "0",
+ "transmit_packets": "0",
+ "receive_bytes": "0",
+ "transmit_bytes": "0",
+ "receive_dropped": "0",
+ "transmit_dropped": "0",
+ "receive_errors": "0",
+ "transmit_errors": "0",
+ "receive_frame_errors": "0",
+ "receive_overrun_errors": "0",
+ "receive_CRC_errors": "0",
+ "collisions": "0",
+ "duration_sec": "4294966827",
+ "duration_nsec": "573995"
+ }]
+ }]
+ }
+ \end{code}
+ \item 查询交换机流表信息
+ \begin{code}[console]
+ # curl http://192.168.1.3:8080/wm/core/switch/\
+ 00:00:00:0a:00:00:08:01/flow/json
+ \end{code}
+ \begin{code}[json]
+ {
+ "flows": [{
+ "version": "OF_13",
+ "cookie": "9007199254740992",
+ "table_id": "0x0",
+ "packet_count": "5",
+ "byte_count": "571392",
+ "duration_sec": "0",
+ "duration_nsec": "0",
+ "priority": "1",
+ "idle_timeout_s": "5",
+ "hard_timeout_s": "0",
+ "flags": [],
+ "match": {
+ "in_port": "1",
+ "eth_dst": "b8:27:eb:c1:d1:39",
+ "eth_src": "b8:27:eb:d8:83:20",
+ "eth_type": "0x806"
+ },
+ "instructions": {
+ "instruction_apply_actions": {
+ "actions": "output=3"
+ }
+ }
+ }, {
+ "version": "OF_13",
+ "cookie": "9007199271518208",
+ "table_id": "0x0",
+ "packet_count": "162",
+ "byte_count": "571400",
+ "duration_sec": "0",
+ "duration_nsec": "0",
+ "priority": "1",
+ "idle_timeout_s": "5",
+ "hard_timeout_s": "0",
+ "flags": [],
+ "match": {
+ "in_port": "3",
+ "eth_dst": "b8:27:eb:d8:83:20",
+ "eth_src": "b8:27:eb:c1:d1:39",
+ "eth_type": "0x800",
+ "ipv4_src": "192.168.2.119",
+ "ipv4_dst": "192.168.2.111"
+ },
+ "instructions": {
+ "instruction_apply_actions": {
+ "actions": "output=1"
+ }
+ }
+ }, {
+ "version": "OF_13",
+ "cookie": "9007199288295424",
+ "table_id": "0x0",
+ "packet_count": "161",
+ "byte_count": "571408",
+ "duration_sec": "0",
+ "duration_nsec": "0",
+ "priority": "1",
+ "idle_timeout_s": "5",
+ "hard_timeout_s": "0",
+ "flags": [],
+ "match": {
+ "in_port": "1",
+ "eth_dst": "b8:27:eb:c1:d1:39",
+ "eth_src": "b8:27:eb:d8:83:20",
+ "eth_type": "0x800",
+ "ipv4_src": "192.168.2.111",
+ "ipv4_dst": "192.168.2.119"
+ },
+ "instructions": {
+ "instruction_apply_actions": {
+ "actions": "output=3"
+ }
+ }
+ }, {
+ "version": "OF_13",
+ "cookie": "9007199305072640",
+ "table_id": "0x0",
+ "packet_count": "2",
+ "byte_count": "571416",
+ "duration_sec": "0",
+ "duration_nsec": "0",
+ "priority": "1",
+ "idle_timeout_s": "5",
+ "hard_timeout_s": "0",
+ "flags": [],
+ "match": {
+ "in_port": "3",
+ "eth_dst": "b8:27:eb:d8:83:20",
+ "eth_src": "b8:27:eb:c1:d1:39",
+ "eth_type": "0x806"
+ },
+ "instructions": {
+ "instruction_apply_actions": {
+ "actions": "output=1"
+ }
+ }
+ }]
+ }
+ \end{code}
+\end{enumerate}
+
+\subsubsection*{修改Python脚本，手动配置流表，观察测试主机的通信变化；}
+
+\begin{enumerate}
+ \item 修改流表脚本，使其转发端口错误
+ \begin{code}[console]
+ #vim openflow_flow-test.py
+ \end{code}
+ \begin{code}[python]
+ import httplib
+ import json
+
+ class StaticFlowPusher(object):
+ def __init__(self, server):
+ self.server = server
+
+ def get(self, data):
+ ret = self.rest_call({}, 'GET')
+ return json.loads(ret[2])
+
+ def set(self, data):
+ ret = self.rest_call(data, 'POST')
+ return ret[0] == 200
+
+ def remove(self, objtype, data):
+ ret = self.rest_call(data, 'DELETE')
+ return ret[0] == 200
+
+ def rest_call(self, data, action):
+ path = '/wm/staticflowpusher/json'
+ headers = {
+ 'Content-type': 'application/json',
+ 'Accept': 'application/json',
+ }
+ body = json.dumps(data)
+ conn = httplib.HTTPConnection(self.server, 8080)
+ conn.request(action, path, body, headers)
+ response = conn.getresponse()
+ ret = (response.status, response.reason, response.read())
+ print ret
+ conn.close()
+ return ret
+
+ pusher = StaticFlowPusher('192.168.1.3')
+
+ flowbe0 = {
+ 'switch':"00:00:00:0a:00:00:08:01",
+ "table":"0",
+ "name":"flow-0",
+ "cookie":"60",
+ "priority":"1",
+ "active":"true",
+ "eth_dst":" b8:27:eb:c1:d1:39", #dmac
+ "eth_src":" b8:27:eb:d8:83:20", #smac
+ "eth_type":"0x800", #type
+ #"ip_proto":"0x11", #proto
+ "in_port":"1", #inport
+ "ipv4_src":"192.168.2.111", #sip
+ "ipv4_dst":"192.168.2.119", #dip
+ #"tp_src":"50001", #sport
+ #"tp_dst":"50001", #dport
+ "actions":"output=2" #正确值应该为3
+ }
+ flowbe1 = {
+ 'switch':"00:00:00:0a:00:00:08:01",
+ "table":"1",
+ "name":"flow-1",
+ "cookie":"61",
+ "priority":"1",
+ "active":"true",
+ "eth_dst":"b8:27:eb:d8:83:20", #dmac
+ "eth_src":"b8:27:eb:c1:d1:39", #smac
+ "eth_type":"0x800", #type
+ #"ip_proto":"0x11", #proto
+ "in_port":"3", #inport
+ "ipv4_src":"192.168.2.119", #sip
+ "ipv4_dst":"192.168.2.111", #dip
+ #"tp_src":"50001", #sport
+ #"tp_dst":"50001", #dport
+ "actions":"output=2" #正确值应该为1
+ }
+
+ pusher.set(flowbe0)
+ pusher.set(flowbe1)
+ \end{code}
+
+ 脚本执行命令如下：
+ \begin{code}[console]
+ # python openflow_flow-test.py
+ (200, 'OK', '{"status" : "Entry pushed"}')
+ (200, 'OK', '{"status" : "Entry pushed"}')
+ \end{code}
+
+ 脚本执行成功，两条流表添加成功，在测试主机两边进行ping测试，
+ 是否发现已经ping不通了？
+ \item 修改流表脚本，使其转发端口正确，再次验证；
+ \begin{enumerate}
+ \item 两种动作分别修改为：1进3出和3进1出。
+ 添加流表后，再重新ping测试，是否发现又可以ping通了？
+ \item 由此说明：对于SDN交换机，
+ 可以通过用户修改流表的方式来定义某一条具体流的转发行为。
+ \end{enumerate}
+\end{enumerate}
+
\subsection{思考题}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_rethink}
+\begin{enumerate}
+ \item WEB界面上显示的转发流表是如何生成的？分析其生成流程；
+ \item 测试主机第一次ping通的数据处理流程与第二次ping通的数据处理流程有何不同？
+ \item 控制器界面的拓扑图是如何生成的？需要哪些数据？
+\end{enumerate}
+
\subsection{注意事项及有关说明}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_notice}
+\begin{enumerate}
+ \item SDN控制器为JAVA实现，有时候WEB存在缓存，
+ 导致数据显示不及时，在流表更新显示（两次实验对比）时，
+ 先清空历史缓存数据后再显示。
+ \item Python脚本为一个http协议的客户端脚本程序，
+ 通过http协议及REST API的路径请求或设置SDN控制器WEB的对应功能模块，
+ 获取或设置该模块的返回数据或输入参数，传输数据类型为json格式。
+\end{enumerate}
+
\subsection{考核方法}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:sdn_criterion}
+
+完成本次实验，需要提交一份实验报告和一分程序输出日志。
+\begin{enumerate}
+ \item （20分）在规定时间内完成实验，并提交实验成果；
+ \item （40分）根据实现OpenFlow消息类型的多少分计分，简单类型5分，复杂类型10分；
+ \item （20分）通过脚本设置可以实现两个测试主机ping能和不能ping通；
+ \item （20分）通过网上搜索学习，
+ 使用其他多个REST~API查询到了交换机更多的数据内容；
+ \item （10分）实验报告与源代码内容完整、格式整洁。
+\end{enumerate}
+
diff --git a/data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex b/data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex
index c61cacc..184f9b5 100644
--- a/data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex
+++ b/data/ch_sdn-openbox/sec_topo.tex
@@ -6,23 +6,168 @@
\subsection{实验目的}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_object}
+本实验的主要目的是让学生了解OpenFlow协议中PACKET\_IN和链路探测协议
+（LLDP）的工作原理和网络拓扑构建方法。
+
\subsection{实验内容}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_content}
+使用可编程网络平台及SDN交换机源码，分析LLDP的工作原理。
+通过PACKET\_IN消息收集网络设备节点信息。
+掌握网络拓扑的构建方法。主要完成以下内容：
+
+\begin{enumerate}
+ \item \textbf{打印连接主机信息：}基于SDN交换机源码，
+ 在端口分组接收回调函数中添加相关逻辑，
+ 解析输入分组数据，提取设备MAC与IP信息，打印显示其内容；
+ \item \textbf{打印接收LLDP消息：}基于SDN交换机源码，
+ 在端口分组接收回调函数中添加相关逻辑，
+ 解析输入分组数据，打印LLDP分组的相关协议字段；
+ \item \textbf{打印发送LLDP消息：}基于SDN交换机源码，
+ 在OpenFlow协议回调函数中添加相关逻辑，
+ 提取SDN控制器下发的PACKET\_OUT消息，且消息封装的分组协议为LLDP格式；
+ 打印输出LLDP分组中的相关协议字段；
+ \item \textbf{提取控制器链路与设备信息：}
+ 使用REST~API接口获取SDN控制器的网络链路信息和设备连接信息；
+ \item \textbf{构建拓扑图：}以WEB形式展示网络拓扑结构图；
+ \item \textbf{修改网络验证：}改变物理网络拓扑结构后，
+ 重新展示学习到的网络拓扑结构图。
+\end{enumerate}
+
\subsection{实验原理、方法和手段}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_principle}
+\subsubsection{LLDP工作原理}
+
+LLDP是一个用于信息通告和获取的协议，但是需要注意的一点是，
+LLDP发送的信息通告不需要确认，不能发送一个请求来请求获取某些信息，
+也就是说LLDP是一个单向的协议，只有主动通告一种工作方式，
+无需确认，不能查询、请求。
+
+LLDP协议主要完成的功能有：初始化并维护本地MIB 库中的信息；
+从本地MIB 库中提取信息，并将信息封装到LLDP帧中。
+LLDP帧的发送有两种触发方式，一是定时器到期触发，一是设备状态发生了变化触发；
+识别并处理接收到的LLDPDU帧；维护远端设备LLDP MIB 信息库；
+当本地或远端设备MIB信息库中有信息发生变化时，发出通告事件。
+
+网络拓扑的测量是通过一些链路探测协议在各交换节点中相互收发来完成的链路的拓扑测量功能。
+SDN交换机使用LLDP链路探测协议主要是通过PACKET\_OUT消息发送LLDP分组，
+通过PACKET\_IN接收LLDP分组，通过计算获取交换机之间的连通关系和端口连接关系。
+
+\subsubsection{SDN交换机中LLDP的分组处理流程}
+\begin{enumerate}
+ \item 主动发送LLDP：
+ SDN控制器主动构造特定的LLDP报文（含交换机标记与输出端口信息），
+ 封装在OpenFlow的PACKET\_OUT方法中，从指定的交换机各端口发送出去；
+ \item 接收处理LLDP：如果端口连接的是主机，则主机会丢弃该报文，
+ 若同样是OpenFlow交换机，则会通过PACKET\_IN的方式将该LLDP报文转发给控制器；
+ \item LLDP学习：控制器收到LLDP报文后，
+ 则会学习到这两个交换机之间存在一条连接链路；
+ \item 网络设备信息学习：主机连接到交换机后，
+ 主机端会主动构造一些广播报文发送到网络上，
+ 这些报文会携带上本机的MAC地址和IP地址等信息
+ 交换机接收到主机发送报文后，在其交换流表中找不到转发表项，
+ 则会将该报文完整内容和其所输入的端口信息封装在OpenFlow协议的PACKET\_IN方法中，
+ 将报文送到SDN控制器；控制器接收到该消息后，
+ 通过学习对比发现是一台新主机入网，则会将该报文中的源MAC地址、
+ IP地址和接收交换机信息及输入端口信息等均记录在一张网络设备信息数据表中；
+ \item 构建设备连接关系：
+ 交换机之间的链路信息加上交换机与主机之间的链路信息就完整的构成了全网的拓扑连接关系。
+\end{enumerate}
+
\subsection{实验条件}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_requirement}
+\begin{itemize}
+ \item 网络创新实验平台两个，交换测试主机两台，SDN控制器一台。
+ 连接拓扑如图\ref{fig:c:sdn-ob_openflow-topo}所示；
+ \item 串口线一根，网线五根；
+ \item 网络创新实验平台使用手册、开发环境；
+ \item OpenFlow拓扑实验环境配置手册
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[!ht]
+ \centering
+ \includegraphics[width=10cm]{openflow-topo}
+ \caption{OpenFlow拓扑测量实验拓扑图}
+ \label{fig:c:sdn-ob_openflow-topo}
+\end{figure}
+
\subsection{实验步骤}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_procedure}
+\begin{enumerate}
+ \item 运行SDN交换机
+
+ 请参考附件《可编程网络平台－操作手册》完成。
+ \item 基于SDN交换机开源代码，在端口分组接收回调函数中添加相应逻辑；
+ \begin{code}[c]
+ int port_recv_callback(int inport,struct fast_packet *pkt,int pkt_len)
+ {
+ //解析分组字段，提取LLDP分组，并打印输出其相关协议字段
+
+ //解析分组字段，判断帧类型为0x0800，源IP为单播地址的分组，打印其源MAC地址与IP地址
+ }
+ \end{code}
+ \begin{enumerate}
+ \item 解析接收数据，判断以太网帧类型，
+ 如果帧类型为0x88CC，则说明是LLDP协议分组，根据LLDP协议打印相关协议字段内容；
+ \item 解析分组，提取输入帧类型为0x0800的分组，
+ 打印输出其源MAC地址与源IP地址（仅输出IP地址为单播类型的条目）；
+ \end{enumerate}
+ \item 编译SDN交换机，验证添加逻辑功能，观察是否正确打印需要的消息内容；
+ \item 分析端口接收回调函数中打印的消息内容；
+ \begin{enumerate}
+ \item 从LLDP分组中可解析得知对端交换机的某个端口发送到本交换机的某个端口
+ \item 从普通IPv4报文中可以获得连接到该交换机上的主机节点信息
+ （MAC地址和IPv4地址）
+ \end{enumerate}
+ \item 验证并观察SDN控制器自带的拓扑展示界面
+ \begin{enumerate}
+ \item 在控制器主机打开WEB界面，输入地址：
+ \texttt{127.0.0.1/ui/index.html}。查看浏览器界面数据；
+ \item 切换浏览器的拓扑显示版块，
+ 查看网络拓扑展示效果可以看到两台交换机中间用线连接；
+ \item 连接上一台测试主机，刷新拓扑界面，
+ 查看到界面新增了一台主机，并显示其IP地址信息；
+ \item 再连接上另一台主机，刷新拓扑界面，
+ 查看到界面又新增了一台主机，并显示其IP地址信息；
+ \item 断开两台交换机之间的网线，新拓扑界面，
+ 查看两个交换机之间的连线消失了；
+ \item 断开一台测试主机，新拓扑界面，查看其对应的主机从界面消失；
+ \end{enumerate}
+ \item 使用控制器的北向REST API接口查询网络的所有链路连接关系数据，
+ API接口为：\texttt{/wm/topology/links/json}；
+ \item 使用控制器的北向REST API接口查询全网所有设备节点信息，
+ API接口为：\texttt{/wm/device/}；
+ \item 自己开发网络拓扑展示效果图；
+ \item 修改网络拓扑后验证自己开发程序的效果。
+\end{enumerate}
+
\subsection{思考题}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_rethink}
+\begin{enumerate}
+ \item 网络拓扑中的设备节点信息学习，使用广播报文中的信息会带来哪些影响？
+ \item OpenFlow交换机之间用一台普通交换机连接，能学习到全网的拓扑结构信息吗？
+ 分析原因。
+\end{enumerate}
+
\subsection{注意事项及有关说明}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_notice}
+\begin{enumerate}
+ \item JAVA的WEB程序显示的缓存，每新刷新操作前，请清理浏览器历史缓存数据。
+\end{enumerate}
\subsection{考核方法}
\label{subsec:c:sdn-ob:s:topo_criterion}
+
+完成本次实验，需要提交一份实验报告和一分程序输出日志。
+\begin{enumerate}
+ \item （20分）在规定时间内完成实验，并提交实验成果；
+ \item （20分）正确打印输入与输出LLDP消息内容和连接主机信息
+ \item （20分）通过REST API编程获取链路状态信息与设备信息，并能生成拓扑关系图；
+ \item （20分）以图形界面形式展示拓扑图；
+ \item （10分）动态修改物理拓扑后，程序可以及时刷新出正确拓扑图状态；
+ \item （10分）实验报告与源代码内容完整、格式整洁。
+\end{enumerate}
diff --git a/data/preface.tex b/data/preface.tex
index e25cf20..165382f 100644
--- a/data/preface.tex
+++ b/data/preface.tex
@@ -24,8 +24,8 @@
\item 第一单元：谢怡、陈建发、洪劼超、雷蕴奇，厦门大学
\item 第二单元：吴荻、周丽涛，国防科技大学
\item 第三单元：张晓丽，昆明理工大学
- \item 第四单元：胡罡、徐东来、徐明、夏竟，国防科技大学
- \item 第五单元：胡罡、徐东来、蔡志平、徐明、夏竟，国防科技大学
+ \item 第四单元：胡罡、孙志刚，国防科技大学
+ \item 第五单元：夏竟、蔡志平、徐明，国防科技大学
\item 统筹规划：徐明、夏竟，国防科技大学
\end{itemize}
diff --git a/figure/chapters/router-openbox/networking-topo.pdf b/figure/chapters/router-openbox/networking-topo.pdf
new file mode 100644
index 0000000000000000000000000000000000000000..b4a67e6ed6dca1db881e077a7e5b890322113337
GIT binary patch
literal 88841
zcmeFZ1y~(h(k_f^a0^bb;I`SgyF+ky2=49{+&#EUAh_!W0tq2lAOV6yaDoK)f0N|c
zoP0BLX6C#9eV#k;z+Sz&x@+~@Z`EF_tE#D##3UG5nK+TC#wPoxk=V&t$n1@+kofqJ
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