Mininet 自定义拓扑类型详解

Mininet 通过 --topo 参数支持多种自定义网络拓扑结构，适用于不同场景的网络模拟需求。以下是所有内置拓扑类型及其参数说明：

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一、基础拓扑类型

拓扑类型	参数格式	说明	示例命令
single	single,	单一交换机连接所有主机（默认 2 台主机）	sudo mn --topo single,5
linear	linear,	链式拓扑：n 台交换机串联，每台交换机连接 1 台主机	sudo mn --topo linear,4
tree	tree,,	树形拓扑：深度为 depth，每层分叉数为 fanout	sudo mn --topo tree,3,2
reversed	reversed,,	反向树形拓扑（根在底部）	sudo mn --topo reversed,2,3
torus	torus,,	二维环面拓扑（x 行 y 列，每节点连接上下左右邻居）	sudo mn --topo torus,3,3

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二、拓扑参数详解

1. single 拓扑

• 结构：1 个 OpenFlow 交换机连接所有主机。

• 参数： 表示主机数量（默认 2）。

• 示例：sudo mn --topo single,3

  生成结构：

  h1 <-> s1 <-> h2
          ↕
         h3
  

2. linear 拓扑

• 结构：n 台交换机串联，每台交换机连接 1 台主机。
• 参数： 表示交换机/主机数量。
• 示例：sudo mn --topo linear,4
  生成结构：

  h1 <-> s1 <-> s2 <-> s3 <-> s4 <-> h4
  

3. tree 拓扑

• 结构：分层树形结构，根交换机位于顶层，每层分叉数为 fanout。
• 参数： 为树深度， 为每层分叉数。
• 示例：sudo mn --topo tree,2,3
  生成结构（深度 2，分叉 3）：

          s1
        /  |  \
      s2  s3  s4
     /|\ /|\ /|\
    h1~h3 h4~h6 h7~h9
  

  总节点数：1（根交换机） + 3（中间层交换机） + 9（主机） = 13 节点。

4. reversed 拓扑

• 结构：反向树形结构，根交换机位于底层。
• 参数：同 tree 拓扑。
• 示例：sudo mn --topo reversed,2,3
  生成结构：

      h1~h9
       / | \
     s2 s3 s4
       \ | /
         s1
  

5. torus 拓扑

• 结构：二维环面网络，每个节点连接上下左右邻居（用于数据中心网络模拟）。
• 参数： 行数， 列数。
• 示例：sudo mn --topo torus,3,3
  生成结构：3x3 的网格，边缘节点环形连接。

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三、高级用法

1. 自定义拓扑参数

通过 Python API 扩展拓扑类型（见 Mininet 自定义拓扑指南）。

2. 混合参数组合

结合链路参数（带宽、延迟）启动拓扑：

sudo mn --topo tree,2,2 --link tc,bw=10,delay='5ms'

3. 拓扑可视化

使用 mininet.util.dumpNetConnections() 输出拓扑结构：

from mininet.topo import Topo
from mininet.net import Mininet

class MyTopo(Topo):
    def build(self):
        h1 = self.addHost('h1')
        h2 = self.addHost('h2')
        s1 = self.addSwitch('s1')
        self.addLink(h1, s1)
        self.addLink(h2, s1)

net = Mininet(topo=MyTopo())
net.start()
print(net)  # 输出拓扑连接信息
net.stop()

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四、拓扑选择建议

场景	推荐拓扑	理由
快速测试控制器逻辑	single	结构简单，启动快速
多路径流量验证	tree	分层结构适合测试负载均衡和冗余路径
链路故障模拟	linear	链式结构便于手动断开中间链路
数据中心网络仿真	torus 或 tree	环面结构适合模拟 Clos 架构，树形结构适合传统三层架构
自定义协议开发	Python API	完全控制拓扑细节，支持复杂逻辑

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五、注意事项

1. 性能限制：复杂拓扑（如 tree,4,3 生成 121 节点）可能导致系统资源不足，建议虚拟机分配至少 4GB 内存。
2. 控制器兼容性：树形/环面拓扑需控制器支持多交换机流表下发（如 ONOS、RYU）。
3. 参数验证：--topo 参数错误时会直接报错（如 tree 缺少 fanout 参数）。

通过灵活选择拓扑类型，可高效验证 SDN 控制器行为、网络协议性能及故障恢复机制。