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。

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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. 零基础玩转国产大模型DeepSeek [徐永冰 张帅 编著]
2. 网络工程师5天修炼（适配第6版考纲） [主编　朱小平 施游]
3. 信息系统项目管理师考试32小时通关（适用第4版考纲） [薛大龙]
4. 信息系统管理工程师考试32小时通关（适配第2版考纲） [薛大龙　刘伟]
5. 土木工程材料检测实训 [洪晓江 达则晓丽 钱波]
6. 科技信息检索与论文写作实用教程 [李振华]
7. 传统山水画论解读与实践 [陈钠 著]
8. Python数据库编程 [主编 殷树友 邢 翀]
9. 计算机基础实训指导 [主编 袁春萍 朱妮]
10. 嵌入式人工智能技术应用（数字教材） [主编 胡娜 杨国勇 晏廷荣]
11. Vienna整流器技术 [桂存兵 著]
12. 变频器与伺服应用 [陈刚 叶云飞]
13. 物联网工程设计与实践 [汤琳 李敏]
14. 炉边夜话——深入浅出话AI [汪建　著]
15. 电商运营与管理 [钟肖英 陈潇]
16. Java面向对象程序设计 [主编 姜春磊 陈虹洁]
17. 信息技术基础（Windows 10+WPS Office）（微课版） [主编　石利平　田辉平　谢盛嘉]
18. 人工智能应用 [主编　陈　萍　刘培培　陈孟军]
19. 大学生职业发展与就业指导 [主编　刘志坚]
20. 高级办公应用项目教程 [主编 屈晶 赵成丽]
21. 微信小程序开发项目实战（微课版） [主编 黄龙泉 郭峰 朱倩]
22. 企业档案工作实战宝典百问百答 [华俊 卢秀英 邵甜甜 著]
23. 计算机网络原理及应用 [主编 唐继勇 叶坤 孙梦娜]
24. 大学生创业基础 [主编 王丽莉 王 杨]
25. 船舶辅机 [主编 王连海 于洋 姜淑翠]
26. 大学生就业指导 [主编 王丽莉 董宴廷]
27. 系统架构设计师章节习题与考点特训 [主编 薛大龙 邹月平]
28. 高校学生工作探索与实践 [郭亮 著]
29. 大学生情商管理 [方雄 著]
30. 2023年长沙市会展业发展报告 [主编 周栋良]