实验3：OpenFlow协议分析实践
一、实验目的
1.能够运用 wireshark 对 OpenFlow 协议数据交互过程进行抓包；
2.能够借助包解析工具，分析与解释 OpenFlow协议的数据包交互过程与机制。
二、实验环境
Ubuntu 20.04 Desktop amd64
三、实验要求
（一）基本要求
1.搭建下图所示拓扑，完成相关 IP 配置，并实现主机与主机之间的 IP 通信。用抓包软件获取控制器与交换机之间的通信数据。
主机 IP地址
h1 192.168.0.101/24
h2 192.168.0.102/24
h3 192.168.0.103/24
h4 192.168.0.104/24
2.查看抓包结果，分析OpenFlow协议中交换机与控制器的消息交互过程，画出相关交互图或流程图。
3.回答问题：交换机与控制器建立通信时是使用TCP协议还是UDP协议？
（二）进阶要求
将抓包基础要求第2步的抓包结果对照OpenFlow源码，了解OpenFlow主要消息类型对应的数据结构定义。
（三）实验报告
拓扑的创建代码以及开启Wireshark运行：
#!/usr/bin/env python
from mininet.net import Mininet
from mininet.node import Controller, RemoteController, OVSController
from mininet.node import CPULimitedHost, Host, Node
from mininet.node import OVSKernelSwitch, UserSwitch
from mininet.node import IVSSwitch
from mininet.cli import CLI
from mininet.log import setLogLevel, info
from mininet.link import TCLink, Intf
from subprocess import call
def myNetwork():
net = Mininet( topo=None,
build=False,
ipBase='10.0.0.0/8')
info( '*** Adding controller\n' )
c0=net.addController(name='c0',
controller=Controller,
protocol='tcp',
port=6633)
info( '*** Add switches\n')
s1 = net.addSwitch('s1', cls=OVSKernelSwitch)
s2 = net.addSwitch('s2', cls=OVSKernelSwitch)
info( '*** Add hosts\n')
h1 = net.addHost('h1', cls=Host, ip='192.168.0.101', defaultRoute=None)
h2 = net.addHost('h2', cls=Host, ip='192.168.0.102', defaultRoute=None)
h3 = net.addHost('h3', cls=Host, ip='192.168.0.103', defaultRoute=None)
h4 = net.addHost('h4', cls=Host, ip='192.168.0.104', defaultRoute=None)
info( '*** Add links\n')
net.addLink(h1, s1)
net.addLink(h2, s1)
net.addLink(s1, s2)
net.addLink(s2, h4)
net.addLink(s2, h3)
info( '*** Starting network\n')
net.build()
info( '*** Starting controllers\n')
for controller in net.controllers:
controller.start()
info( '*** Starting switches\n')
net.get('s1').start([c0])
net.get('s2').start([c0])
info( '*** Post configure switches and hosts\n')
CLI(net)
net.stop()
if __name__ == '__main__':
setLogLevel( 'info' )
myNetwork()
抓包分析过程：
hello
控制器6633端口（我最高能支持OpenFlow 1.0） ---> 交换机43652端口
于是双方建立连接，并使用OpenFlow 1.0
Features Request / Set Conig
控制器6633端口（我需要你的特征信息） ---> 交换机43652端口
控制器6633端口（请按照我给你的flag和max bytes of packet进行配置） --->
交换机43652端口
Port_Status
当交换机端口发生变化时，告知控制器相应的端口状态。
Features Reply
交换机43662端口（这是我的特征信息，请查收） ---> 控制器6633端
Packet_in
交换机43652端口（有数据包进来，请指示）--- 控制器6633端口
分析抓取的数据包，可以发现是因为交换机发现此时自己并没有匹配的流表（Reason:
No matching flow (table-miss flow entry) (0)），所以要问控制器如何处理
• 有两种情况：
• 交换机查找流表，发现没有匹配条目时
• 有匹配条目但是对应的action是OUTPUT=CONTROLLER时
Flow_mod
分析抓取的flow_mod数据包，控制器通过6633端口向交换机43652端口、交换机43662端口
下发流表项，指导数据的转发处理
Flow_mod
分析抓取的flow_mod数据包，控制器通过6633端口向交换机43652端口、交换机43662端口
下发流表项，指导数据的转发处理
Packet_out
控制器6633端口（请按照我给你的action进行处理） ---> 交换机43652端口
交互流程图：
交换机与控制器建立通信时是使用TCP协议：
进阶部分
OpenFlow的数据包头：
物理端口描述列表：
数据包packet_in匹配流表条目：
抓取flow_mod数据包,根据流表转发数据
根据控制器输出到对应交换机端口：
个人总结：
控制器和交换机根据OpenFlow协议进行数据建立，生成和转发，首先控制器会与交换机互相发送hello包，建立连接，连接建立后，控制器会收集交换机的特征信息，当交换机端口信息发生变化时会发送会发送features reply告知控制器，此时控制器会给交换机发送流表，当OpenFlow交换机收到流表会匹配里面的目标网络，如果没有就packet_in发送给控制器，让控制器来转发数据，控制器收到packet_in之后，会发送flow_mod数据包流表项给交换机，交换机按流表项处理，packet_out数据包是控制器发送给交换机，按照指示进行转发数据。
