OpenFlow协议分析

实验环境：CentOS + OpenDayLight-Carbon + mininet + WireShark
本实验通过wireshark抓包分析openflow1.3协议的各种报文与字段。

抓包

• 首先安装好实验所需的软件，这里不多赘述，需要的可以点击查看：mininet多方法安装，控制器安装

• 运行控制器(我这里是OpenDayLight)，其他的也可以不过需要支持1.3版本的openflow。

• 打开wireshark进行抓包，网卡直接选择any就行。

• 使用mininet连接控制器，在mininet里面pingall获得一些报文，然后就可以退出mininet了

• 现在就能看到wireshark捕获到很多报文，直接停止捕获开始分析。

分析

利用过滤器，输入过滤条件: openflow_v4，v4 表示1.3版本。

然后就能看到传输的openflow协议的报文。

点击报文即可查看到其中具体的字段，这里以比较有代表性的FLOW_MOD报文为例，其它同理。
各个表项具体的含义见下一部分。

利用wireshark的流量图功能，选择过滤器过滤之后的结果如下：
可以清晰的看出openflow各个阶段发送到报文(原图较长，只截取了小部分)

概述

OpenFlow 协议支持3种消息类型：Controller-to-Switch（控制器—交换机）、Asynchronous（异步）和Symmetric（对称），每一类消息又有多个子消息类型。

• 1、 Controller-Switch（控制器—交换机）消息，这类消息由控制器发起。包括Features、Configuration、Modify-State、Read-State、Send-Packet、Barrier等几类消息，用于对OF交换机的管理。
• 2、 Asynchronous（异步）消息，这类消息用来将网络事件或交换机状态的变化更新到控制器。主要包括4种子类型：Packet-in、Flow-Removed、Port-status和Error消息。
• 3、 Symmetric（同步）消息与前两类消息有所不同，Symmetric类的消息可由控制器或者OF交换机中的任意一侧发起，这类消息包括以下3种类型：Hello、Echo和Vendor。
  Modify-State消息是OpenFlow消息中最为重要的消息类型，控制器通过Port-mod消息用来管理端口状态，通过Flow-mod消息增删交换机的流表项，考虑到流表在OpenFlow的重要意义，在此针对Flow-mod消息进行详尽分析。

类型	作用
HELLO	是使用来协商控制器和交换机之间openflow协议的版本号的消息。
FEATURE_REQUEST	是控制器用来查询交换机特性消息，如交换机ID，缓冲区数量，端口及端口属性等。
FEATURE_REPLY	交换机收到feature_request消息之后会回复feature_reply消息来报告自己的特性。
SET_CONFIG	控制器对交换机进行配置的消息。控制器可以配置交换机的 MTU，报文分片处理等能力。
PACKET_IN	当交换机遇到不知道如何转发的报文时，使用 Packet_IN 消息将无法处理的报文封装起来发送给控制器，交给控制器去判断处理。并且交换机会将该数据包缓存。
PACKET_OUT	控制器可以使用 Packet_Out 消息，告诉交换机某一个数据包如何处理
FLOW_MOD	下发流表项。通过 Flow_Mod 消息可以对流表进行添加、删除、变更设置等操作。可以简单理解为一个flow_mod就是就是一个流表项
ECHO_REQUEST & ECHO_REPLY	控制器和交换机通过 ECHO_REQUEST 和 ECHO_REPLY 报文保持连接

Flow-mod消息的具体格式，其主要字段含义介绍如下：

字段	含义
前4个字段	表示OpenFlow消息的通用报头。
wildcard字段	表示匹配时12元组的掩码位，被掩盖掉的元组不参加匹配。
从in_port到tp_dst字段	表示流表项12元组的信息。
cookie字段	在处理数据分组时不会用到，控制器通过该字段来过滤流的统计信息。
command字段	表示对流表的操作，包括增加（Add）、删除（Delete）、修改（Modify）等。
idle_time字段	表示当这条流表项在这段时间内没有匹配到数据分组，则该流表项失效。
hard_time字段	表示自流表项下发后只要过了这段时间即刻失效。
priority字段	表示该流表项被处理的优先级，原则上优先级越高，所属的Table号就越小。
buffer_id字段	表示对应Packet-in消息的buffer_id。
out_port字段	仅在command为Delete或者Delete Strict时有效，表明当某表项不仅匹配了Flow-mod中给出的12元组，且转发动作中指定端口等于该out_port的动作时才予以删除，即对删除操作的一种额外限制。
flags字段	该字段为标志位，OpenFlow v1.0中包括3项：OFPFF_SEND_FLOW_REM（流表失效时是否向控制器发送Flow-removed消息），OFPFF_CHECK_OVERLAP（交换机是否检测流表冲突），OFPFF_EMERG（该流表项将被存于Emergency Flow Cache中，仅在交换机处于紧急模式时生效）。
actions字段	该字段是个数组，表示要对满足过滤条件的流做的动作列表，actions[0]即代表其中第一个动作。