OpenFlow Flow-Mod消息学习

任务内容

1、熟悉Flow-Mod消息触发场景。

2、掌握Flow-Mod消息格式和常用字段含义。

实验原理

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。

图1是Flow-mod消息的具体格式，其主要字段含义介绍如下：

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。

创建实验

选择控制器1，打开命令行终端，登录RYU控制器。执行ifconfig命令，查看控制器IP，如下图所示。

执行cd openlab/ryu/ryu/app命令，进入RYU主程序所在的文件位置。

执行如下命令，启动RYU控制器。

$sudo ryu-manager --verbose simple_switch_13.py ofctl_rest.py rest_topology.py

登录Mininet所在主机，执行ifconfig命令，查看Mininet所在主机的IP，如下图所示

控制器自动下发流表

登录RYU控制器，启动抓包工具Wireshark，捕获控制器与交换机建立连接后，控制器自动发送给交换机的flow_mod消息。执行以下命令：

$ sudo wireshark

双击enp0s17网卡，查看enp0s17网卡上数据包收发情况，如下图所示。

选择openflowV4过滤openflow13

登录mininet所在主机，连接控制器

$ sudo mn --controller=remote,ip=30.0.1.3,port=6633

登录RYU控制器，停止Wireshark，观察数据包列表。

可以看到控制器会发出flow_mod消息，该消息的Commend为ADD，表示添加流表项。整个消息可以分为三部分：openflow主体部分、match部分、instruction部分，其中instruction部分可以省略。match部分是匹配条件，instruction部分是指令，当一个数据包满足匹配条件就会执行instruction中的指令。控制器发送的add消息中action为output，而output的端口是controller，也就是说让交换机将符合匹配要求的数据包都转发给控制器，如下图所示。

手动下发流表

步骤1 选择控制器1，打开命令行终端，登录RYU控制器，执行sudo wireshark命令，启动Wireshark。

步骤2 在控制器中再打开一个Terminal，输入以下命令获取交换机DPID，如下图所示。

$ curl http://localhost:8080/stats/switches

步骤3 添加流表项，执行以下命令，具体命令如下所示。

$ curl -X POST -d '{"dpid": 1, "cookie": 1, "cookie_mask": 1,"table_id": 1,"idle_timeout": 300,"hard_timeout": 300,"priority": 35,"flags": 1,"match":{"in_port":1},"actions":[{"type":"OUTPUT","port": 2}]}' http://localhost:8080/stats/flowentry/add

dpid的值就是上面获取到交换机的DPID，priority是流表项的优先级，默认值是32767，最大值也是32767。本例中，可以理解为“将交换机port1端口接收到的数据包都从port2转发出去”。

步骤5 执行以下命令，修改流表项1的优先级和action。

$ curl -X POST -d '{"dpid": 1, "cookie": 1, "cookie_mask": 1, "table_id": 1, "idle_timeout": 300, "hard_timeout": 300, "priority": 30, "flags": 1, "match":{"in_port":1},"actions":[]}' http://localhost:8080/stats/flowentry/modify_strict

步骤6 查看对应的flow_mod消息，Commond是MODIFY_STRICT，MODIFY_STRICT类型息用来修改某一条指定的流表项。从消息可以看出被修改的流表项的priority是30，匹配条件是in_port为1，如下图所示。

步骤7 执行以下命令，删除流表项1。

$ curl -X POST -d '{"dpid": 1, "cookie": 1, "cookie_mask": 1, "table_id": 1, "idle_timeout": 300, "hard_timeout": 300, "priority": 30, "flags": 1, "match":{"in_port":1},"actions":[]}' http://localhost:8080/stats/flowentry/delete_strict

步骤8 查看对应的flow_mod消息，Commend是DELETE_STRICT，DELETE_STRICT类型消息表示删除某一条指定的流表项。该消息表明删除的流表项的priority是30，匹配条件是in_port为2，如下图所示。