OpenFlow协议
功能
1.0版本Openflow：控制器通過(guò)Openflow協(xié)議與交換機(jī)建立了安全通道（Sceure Channel），下發(fā)流表。
1.3版本Openflow：多控制器，多流表。
用于實(shí)現(xiàn)Controller和Switch之間的通信過(guò)程，定義了一系列標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)。
定義了Controller如何來(lái)控制Swithch以及Switch如何來(lái)反饋Ctroller。
定義了Controller和Switch通信過(guò)程的消息類型和格式。
版本
版本升級(jí)功能升級(jí)。
流表
相當(dāng)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由表和CAM表。
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的表是死的，給我就按照上面的做，查找轉(zhuǎn)發(fā)。
SDN的流表，很多張，可編程。
流（Flow）
同一時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)同一網(wǎng)絡(luò)并且具有相同屬性的數(shù)據(jù)包集合。
不同情況流的定義可以不同。一般基于端口以及源目IP。
SDN體系中，所有的數(shù)據(jù)都以“流”為單位進(jìn)行處理。
流表（Flow Table）
流過(guò)來(lái)就查表（基于序號(hào)查找）。
每一張流表都有詳細(xì)的流表項(xiàng)。
每一個(gè)流表項(xiàng)中都有相應(yīng)參數(shù)，根據(jù)參數(shù)做出相應(yīng)的動(dòng)作（要么轉(zhuǎn)，要么丟，不轉(zhuǎn)也不丟，下一張表處理）。
雖然要遞歸似的查表，但是節(jié)約了計(jì)算的時(shí)間，總體上轉(zhuǎn)發(fā)速度加快。
流表項(xiàng)-1.0版本（Flow Entry）
不同版本的Openflow的流表項(xiàng)有些區(qū)別，下面是Openflow1.0版本的流表項(xiàng)。
包含：包頭域、計(jì)數(shù)器、動(dòng)作三個(gè)部分。
包頭域（Header Fields）
除了進(jìn)接口，傳統(tǒng)的2-4層的尋址信息都出現(xiàn)在包頭域中（MAC、IP、PORT）。
Openflow交換機(jī)相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（路由器），是一個(gè)模糊的概念，不再區(qū)分二者，所以O(shè)penflow交換機(jī)可以廣義的理解為Openflow轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備（交換機(jī)、路由器、防火墻）。
計(jì)數(shù)器（Counters）
計(jì)數(shù)器主要對(duì)每張表、每個(gè)端口、每個(gè)流等進(jìn)行計(jì)數(shù)，方便流量監(jiān)管。
為流量可視化奠定了基礎(chǔ)。
動(dòng)作（Actions）
對(duì)匹配到的流進(jìn)行處理，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中要么轉(zhuǎn)發(fā)要么丟棄，沒(méi)有第三種選擇。Openflow1.0中規(guī)定了必備動(dòng)作（Required Actions）和可選動(dòng)作（Optional Actions）。
必備動(dòng)作-轉(zhuǎn)發(fā)（Forward）：
ALL：轉(zhuǎn)發(fā)到所有出口（不包括入口）。
CONTROLLER：封裝并轉(zhuǎn)發(fā)給控制器。
LOCAL：轉(zhuǎn)發(fā)給本地網(wǎng)絡(luò)棧。
TABLE：對(duì)要發(fā)出的包執(zhí)行流表中的行動(dòng)。
IN_PORT：從入口發(fā)出。
必要行動(dòng)-丟棄（Drop）
沒(méi)有明確指明處理行動(dòng)的表項(xiàng)，所匹配的所有分組默認(rèn)丟棄。
可選行動(dòng)-轉(zhuǎn)發(fā)
NORMAL：按照傳統(tǒng)交換機(jī)的2層或3層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理。
FLOOD：通過(guò)最小生成樹從出口泛洪發(fā)出，注意不包括入口。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)只有在CAM表空或者滿了的時(shí)候才會(huì)泛洪，現(xiàn)在更加靈活。
可選行動(dòng)-入隊(duì)（Enqueue）
將包轉(zhuǎn)發(fā)到綁定到某個(gè)端口的隊(duì)列中。（流控）
可選行動(dòng)-修改域（Modify-field）
修改包頭內(nèi)容。
這個(gè)動(dòng)作是跟傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別，Openflow可以對(duì)數(shù)據(jù)包頭部進(jìn)行修改！（可修改2層-4層的信息）。
流表項(xiàng)—1.3版本
Openflow1.0之后都支持多流表，每張表都有獨(dú)立的序號(hào)，從序號(hào)最小的開始匹配。
Openflow1.3版本包括了匹配域、優(yōu)先級(jí)、計(jì)數(shù)器、指令、超時(shí)時(shí)間、附屬屬性。
匹配域（Match Fields）
1.0包頭域的拓展，除了2-4層的信息，多了MPLS、IPv6、PBB、Tunnel ID等支持。
1.0能匹配12個(gè)信息，1.3能匹配39個(gè)信息。
Openflow正在覆蓋傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
優(yōu)先級(jí)（Priority）
用于標(biāo)志流表項(xiàng)的匹配優(yōu)先次序，越高越先匹配，默認(rèn)為0。
支持復(fù)雜的策略調(diào)度。
計(jì)數(shù)器（Counters）
在1.0的基礎(chǔ)上，加入了對(duì)每組，每個(gè)動(dòng)作的計(jì)數(shù)。
流量統(tǒng)計(jì)。
指令（Instructions）
相當(dāng)于1.0版本的動(dòng)作（Actions），但是因?yàn)橐肓硕嗔鞅恚嗔撕芏鄰?fù)雜操作：
行動(dòng)集：查到行動(dòng)后，不立即執(zhí)行，放到一個(gè)集合（緩存）中去，最后一起執(zhí)行。
這一段講述了動(dòng)作的疊加，集成，清除。
Required Instruction:Write-Actions action(s)：將指定的行動(dòng)添加到正在運(yùn)行的行動(dòng)集中。
Required Instruction:Goto-Table next-table-id：指定流水線處理進(jìn)程中的下一張表的ID。
Optional Instruction:Apply-Actions action(s)：立即執(zhí)行指定的行動(dòng)，而不改變行動(dòng)集。
Optional Instruction:Meter meter id：直接將包計(jì)量后丟棄。
Optional Instruction:Clear-Actions：在行動(dòng)集中立即清除所有的行動(dòng)。
Optional Instruction:Write-Metadata metadata / mask：在元數(shù)據(jù)區(qū)域記錄元數(shù)據(jù)。
這一段是動(dòng)作
Required Actions:Output：報(bào)文傳輸?shù)街付ǘ丝凇?br /> Required Actions:Drop：丟棄。
Required Actions:Group：用組表處理報(bào)文。
Optional Actions:Set-Queue：設(shè)置報(bào)文隊(duì)列ID，為了Qos的需要。
Optional Actions:Push-Tag / Pop-Tag
Optional Actions:Set-Field：設(shè)置報(bào)文包頭的類型和修改包頭的值。
Optional Actions:Change-TTL：修改TTL的值。
動(dòng)作集順序
copy TTL inwards:apply copy TTL inward actions to the packet.
pop:apply all tag pop actions to the packet.
push-MPLS:apply MPLS tag push action to the packet.
push-PBB:apply PBB tag push action to the packet.
push-VLAN:apply VLAN tag push action to the packet.
copy TTL outwards:apply copy TTL outwards action to the packet.
decrement TTL:apply decrement TTL action to the packet.
set:apply all set-field actions to the packet.
qos:apply all QoS actions,such as set queue to the packet.
group:如果指定了組行動(dòng)，那么按照這個(gè)序列中的順序執(zhí)行組行動(dòng)存儲(chǔ)段里的行動(dòng)。
output:如果沒(méi)有指定組行動(dòng)，報(bào)文就會(huì)按照output行動(dòng)中指定的端口轉(zhuǎn)發(fā)。
行動(dòng)集與每個(gè)報(bào)文相關(guān)，默認(rèn)情況下是空的。
一個(gè)流表項(xiàng)可以使用Write-Action指令或者Clear-Action指令修改行動(dòng)集。
當(dāng)一個(gè)表項(xiàng)的指令集沒(méi)有包含Goto-Table指令時(shí)，流水線處理就停止了，然后報(bào)文的行動(dòng)集就被執(zhí)行。
交換機(jī)可以通過(guò)Apply-Actions指令修改行動(dòng)的執(zhí)行順序。
行動(dòng)集包含所有的行動(dòng)，無(wú)論它們按照什么順序加入到行動(dòng)集中，行動(dòng)的順序均按照上一段順序執(zhí)行。
超時(shí)時(shí)間（Timeouts）
用于標(biāo)志該流表項(xiàng)的老化時(shí)間，到了超時(shí)時(shí)間就刪除，節(jié)約資源保持準(zhǔn)確性。
附屬信息（Cookie）
由控制器選擇的不透明數(shù)據(jù)值。控制器用來(lái)過(guò)濾統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、流改變和流刪除。但處理數(shù)據(jù)包時(shí)不能使用。
流表匹配—1.1版本（Flow Match）
引入了多流表，多流表的流表匹配稱為流水線處理（Pipeline Process）。交換機(jī)從流表0開始查找，序號(hào)從小到大匹配。
每個(gè)包按照優(yōu)先級(jí)去匹配流表中的流表項(xiàng)，優(yōu)先級(jí)高的先匹配（被匹配），一旦匹配成功，對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器將更新，動(dòng)作立即執(zhí)行；如果沒(méi)能找到匹配的表項(xiàng)，則轉(zhuǎn)發(fā)給控制器。
流表匹配—1.3版本
1.3版本引入了table-miss的處理和action-set的處理。
之前的版本當(dāng)交換機(jī)沒(méi)有匹配到流表項(xiàng)的時(shí)候，直接丟給Controller處理。而table-miss則用于解決這個(gè)問(wèn)題。
通過(guò)table-miss參數(shù)，可以對(duì)數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)丟棄、給下一個(gè)表處理、轉(zhuǎn)發(fā)給控制器。
還多了一個(gè)邏輯層—?jiǎng)幼骷?dòng)作的累加。
多流表操作中，每個(gè)表都有獨(dú)立的指令，這些指令（執(zhí)行動(dòng)作）可以在查表的時(shí)候執(zhí)行，也可以通過(guò)指令匯總到action-set再疊加執(zhí)行。
行動(dòng)集與每個(gè)報(bào)文相關(guān)，默認(rèn)情況為空。
一個(gè)流表項(xiàng)可以使用Write-Action指令或者Clear-Action指令修改行動(dòng)集。
當(dāng)一個(gè)表項(xiàng)的指令集沒(méi)有包含Goto-Table指令時(shí)，流水線處理就停止了，然后報(bào)文的行動(dòng)集就被執(zhí)行。
交換機(jī)可以通過(guò)Apply-Actions指令修改行動(dòng)的執(zhí)行順序。
行動(dòng)集包含所有的行動(dòng)，無(wú)論它們按照什么順序加入到行動(dòng)集中，行動(dòng)按照指定順序執(zhí)行。
單表時(shí)，只有action動(dòng)作；多表環(huán)境下，多個(gè)action操作累加則為action-set動(dòng)作集。
決定action-set中的一堆動(dòng)作如何工作，便是Instruction指令。指令可以將動(dòng)作寫入、修改到動(dòng)作集action-set中，或者可以直接在讀表時(shí)執(zhí)行。
多流表最核心的內(nèi)容：疊加執(zhí)行。
流表的生成
傳統(tǒng)路由技術(shù)中，建立一張路由表，需要路由器和路由器之間運(yùn)行路由協(xié)議，然后相互交互路由條目，之后達(dá)到路由共享。這種架構(gòu)是一種P2P架構(gòu)（雙方對(duì)等）。
SDN的想法是類似的，在控制器和交換機(jī)直接運(yùn)行Openflow協(xié)議，不同的是，這里是一種C/S架構(gòu)（客戶端服務(wù)器架構(gòu)）。由控制器統(tǒng)一計(jì)算后再下發(fā)給Openflow交換機(jī)流表項(xiàng)信息。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的OpenFlow协议的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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