SDN原理 OpenFlow协议 -4

通道 Channel

在前面的OpenFlow的内容中，我们提到了在交换层所采用的流表是控制层的Controller下发的，那么Controller是如何下发流表的呢？中间经过了哪些的流程和步骤？控制器和交换机的会话是如何建立的？

这就是我们今天要介绍的内容，Channel。

连接建立

Hello包会定期的交换，其中最核心的就是OpenFlow的版本号。

Hello1：Switch -> Controller 你支持版本1.3吗？

Hello2：Controller -> Switch 我支持啊

就像之前的OSPF的Hello报文要交换RID等等的信息一样，比较好理解。

Feature request：Controller -> Switch 你的OF支持哪一些特性？你的接口信息是什么？也就是询问交换机所能提供的功能。

Feature reply：Switch -> Controller 交换机回复一个非常大的包，把它的所有配置信息，所有接口信息都回复给Controller。

Set config：Controller -> Switch Controller下发命令，根据交换机提供的信息对交换机进行简单的设置。

至此，Controller和交换机建立起了一个联系。

packet in：Switch -> Controller 当交换机本地没有匹配到与流相符合的表项 或者说 没有FlowTable(默认)的时候，会将数据包丢给Controller。

packet out：Controller -> Switch Controller回复指示信息，给Switch处理该数据包提供了方法，或者说选择的路径。

port status：Switch -> Controller 当交换机的端口状态发生变化的时候，交换机通知Controller，告诉Controller这个变化，让Controller刷新路径信息。

消息列表

三类消息：

• Controller-to-Switch 消息：有控制器发起，用来管理或者获取Switch状态。例子：上面的 Feature Request 和 packet out。
• asynchronous 消息：由 Switch 发起，用来将网络事件或者交换机状态变化更新到控制器。例子：上面的 port status。
• symmetric 消息：有 Switch 或者 Controller 发起。

第一类消息顾名思义，是由控制器下发到交换机的，比如下发流表。

而第二类消息可以理解为由 交换机向控制器 发送的消息类型，比如端口状态辨认等等。asynchronous直译是 “异步的”。

第三类消息，这类消息是控制器和交换机的 交互，也就是说，既有控制器发送给交换机的消息，也有交换机发送给控制器的消息。symmetric 也就是 “同步的”。典型的第三类消息是Hello报文，你Hello来我Hello过去。

  1、Controller‐to‐Switch
    控制器至交换机消息此类消息由控制器主动发出
　　　 Features 用来获取交换机特性
　　　 Configuration 用来配置Openflow交换机
　　　 Modify‐State 用来修改交换机状态(修改流表)
　　　 Read‐Stats 用来读取交换机状态
　　　 Send‐Packet 用来发送数据包
　　　 Barrier 阻塞消息
　2、Asynchronous
　　 异步消息此类消息由交换机主动发出
　　　 Packet‐in 用来告知控制器交换机接收到数据包
　　　 Flow‐Removed 用来告知控制器交换机流表被删除
　　　 Port‐Status 用来告知控制器交换机端口状态更新
　　　 Error 用来告知控制器交换机发生错误
　3、Symmetric
　　 对称消息，可以由控制器或交换机主动发起
　　　 Hello 用来建立Openflow连接
　　　 Echo 用来确认交换机与控制器之间的连接状态
　　　 Vendor 厂商自定义消息

更进一步的细节，可以参考：OpenFlow消息

协议交互

我们选用的模拟器，首选Mininet，仅使用一条命令 sudo mn 直接就创建了一台控制器，一台交换机，两台电脑的网络拓扑。

甚至，我们可以用Mininet的一条指令，创建一个数据中心！It‘s amazing！

视频教程介绍了传统网络协议和OpenFlow交互的一个案例。

使用 sudo mn 建立一个 含有一个Controller，一个Switch，两个PC的简单网络拓扑。

简单的介绍一下名称：两台PC，h1和h2；连接在h1上的接口eth0；连接在h2上的接口eth0；Switch，S1；在S1上和h1连接的接口eth1；在S1上和h2连接的接口eth2；Controller，简称C；在S1上和C连接的接口L0.

h1想向h2发送一个数据报文，但是不知道MAC地址；传统网络的解决方法是ARP泛洪获知MAC地址，那么在SDN是如何实现的呢？

(1)h1通过ARP协议，向所有接口泛洪ARP请求：报文通过eth1接口来到了S1。

(2)S1不知道这个报文要发到哪里去，并没有合适的表项让它匹配；于是乎，将请求报文转给了控制器：Packet-in消息。

(3)控制器也不知道这个报文要到哪里去(可能是因为刚刚建立连接，还没有建立一个合适的网络拓扑)，于是向交换机S1下发指令，向所有接口(除了eth1)泛洪该数据报：Packet-out消息。

(4)S1向eth2接口发送该ARP请求报文，来到了h2.

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