OpenDaylight与Mininet应用实战之OpenFlow协议分析

1、实验目的

在实验平台上熟悉SDN原理操作，通过wireshark抓包工具可以直接看到控制器与OVS交换机的通信过程、分析OpenFlow（以下简写为OF）协议，。具体的OF官方协议及白皮书可在SDNLAB资料库栏目中下载学习。

2 实验原理

控制器与交换机之间的OpenFlow协议是应用于TCP传输层上，所以解析应用层。他们首先发送hello消息，建立初始化连接，协商使用的OpenFlow协议版本。交换机通过消息回应配置信息，回复连接控制器的交换机的一些基本设置信息，包括交换机的能力以及它的一些端口的信息等，并回应给控制器的状态信息。当交换机收到数据包后查找流表无匹配项时，将数据包封装在packet_in消息发给controller，由controller通过packet_out消息下发决策，使发送和接收数据包的两主机间进行通信。

3 实验任务

通过wireshark抓包可以直接看到控制器与OVS交换机的通信过程，分析该流程中的OF协议消息及字段。模拟拓扑如下图所示：

4 实验步骤

4.1 环境搭建

步骤1 ：在实验平台首页单击“创建虚网”。虚网名称以“Slice1”为例，虚网名称只能包括数字，字母和下划线。

任意选择设备拓扑：

进行下一步配置，并点击最后“创建”，虚网创建成功； 步骤2：创建控制器，选择Floodlight控制器。

步骤3：在“虚网详情”页面单击网关部分的“

”按钮添加网关。

步骤4： 创建2个虚拟机，一个是选择OpenDaylight桌面版带有wireshark镜像的虚拟机，其镜像名称是odl_Li_desktop(或者odlLidesktop_postman_wireshark_linux3.12+)作为控制器（注：内存选择大于4G），另一个是选择Mininet镜像作为所需Mininet。如下图已创建虚拟机所示：

4.2 启动验证

步骤1：虚网详情中，右上角点击按钮启动虚网。

步骤2：OpenDaylight启用验证：

OpenDaylight虚拟机IP：

Mininet虚拟机IP：

OpenDaylight所在虚拟机和Mininet所在虚拟机能够互相通信。

4.3 创建拓扑并连接控制器

查看网络： 在Mininet中通过操作网络命令，可以查看OVS间及OVS与主机间的连接关系，也可以查看Mininet是否远程连接控制器。 例如，通过nodes命令可以查看网络中所有的节点。

通过net命令可以查看并确认网络连接关系是否与预期一致以及节点信息，且可以了解具体的连接端口信息。

通过下面的dump命令可以看出，交换机通过远程方式连接到控制器，且能看到控制器的IP和PORT。

在Mininet中pingall一下，交换机下面的两台主机h1、h2应能互相通信，如果不能通信，请检查交换机是否与ODL正确连接。

查看交换机通信流表：

4.4 抓包并协议分析

通过wireshark抓包可以直接看到控制器与OVS交换机的通信过程，下面分析该流程中的OF消息。

建立连接 控制器与交换机之间的OpenFlow协议是应用于TCP传输层上，所以解析应用层。他们首先发送hello消息，建立初始化连接，协商使用的OpenFlow协议版本。由下图可知，ODL与Mininet之间应用的是OpenFlow1.0版本协议

能力请求响应 该消息主要响应能力请求feature request消息，回复连接此控制器的交换机的一些基本设置信息，包括交换机的能力以及它的一些端口的信息等。

config请求回应 get config reply消息用于回应get config request消息，交换机通过该消息回应配置信息，一般是交换机的接口配置等信息。

stats状态信息 stats reply消息用于回应stats request信息，主要是交换机回应给控制器的状态信息。

flow mod消息 flow mod消息涉及到流表项的匹配信息等，下图显示的flow mod匹配项的类型信息。

packet_in、packet_out消息 在这部分流程中，当交换机收到数据包后查找流表无匹配项时，将数据包封装在packet_in消息发给controller，由controller通过packet_out消息下发决策，使发送和接收数据包的两主机间进行通信。

以上几种消息类型，可以参照OpenFlow标准协议中的类型，如下图：

我们可以用 wireshark 观察到当第一次有 ping 包从h1发到h2时，控制器如何自动添加相应的表项到交换机。

4 实验结论

此次实验主要通过Mininet搭建拓扑结构熟悉其基本操作，同时通过支持OpenFlow协议的wireshark抓包工具熟悉通信原理并分析相关的OpenFlow协议。