实验3：OpenFlow协议分析实践

一、实验目的

  • 能够运用 wireshark 对 OpenFlow 协议数据交互过程进行抓包；
  • 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。
  • 建立topo图
  • 设置ip
  1. 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。

  • Hello 控制器6633端口（支持Open Flow1.0） ---> 交换机54892端口

  • 交换机54892端口（支持Open Flow1.5）---> 控制器6633端口

OFPT_HELLO后，双方建立连接使用openflow1.0协议，HELLO就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。

  • FEATURES_REQUEST 从控制器6633端口到交换机54892端口，请求特征信息，如交换机ID，缓冲区数量，端口及端口属性等。

  • FEATURES_REPLY 交换机54892端口到控制器6633端口，回复特征信息

  • SET_CONFIG 控制器6633端口到交换机54892端口，配置交换机的 MTU，报文分片处理等。

  • PORT_STATUS 从交换机54892端口到控制器6633端口当交换机端口发生变化时，告知控制器相应的端口状态

  • PACKET_IN 交换机54892端口到控制器6633端口（有数据包进来，请指示）。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6633端口到交换机54892端口（请按照我给你的action进行处理），告诉交换机某一个数据包如何处理。

  • FLOW_MOD 分析抓取的flow_mod数据包，控制器通过6633端口向交换机54892端口、交换机54892端口下发流表项，指导数据的转发处理，对流表有添加、删除、变更设置等操作。

  • 交互图

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？
是TCP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。

  1. hello


    0x01代表版本1，即 openflow1.0。Type类型为 HELLO，表示为0。
    可以看到对应了HELLO报文的四个参数与之一一对应

  2. FEATURES_REQUEST

    Type类型为 FEATURE_REQUEST，标识为5，Length 代表消息长度，除去消息报头。
    源码参数格式与HELLO相同，与上述ofp_header结构体中数据相同

  3. SET_CONFIG

4.PORT_STATUS

5.FEATURES_REPLY


Datapath id 数据通道标识符，用来表示交换机的身份。在每一个控制器中独一无二。n_buffers 一次最多缓存的数据包数量，即交换机自己的缓存能力。
n_tables 表示交换机支持的流表数量。actions 该bitmask表示交换机所支持的 actions，有转发和修改包头两种。

  1. PACKET_IN
    Reason表示packet-in事件的产生原因，分为两种：OFPR_NO_MATCH和OFPR_ACTION。
    1.交换机查找流表，发现没有匹配条目,但是这种包没有抓到过
    2.有匹配条目,对应的action是OUTPUT=CONTROLLER,固定收到向控制器发送包
    struct ofp_packet_in { struct ofp_header header; uint32_t buffer_id; /* ID assigned by datapath. */ uint16_t total_len; /* Full length of frame. */ uint16_t in_port; /* Port on which frame was received. */ uint8_t reason; /* Reason packet is being sent (one of OFPR_*) */ uint8_t pad; uint8_t data[0]; /* Ethernet frame, halfway through 32-bit word, so the IP header is 32-bit aligned. The amount of data is inferred from the length field in the header. Because of padding, offsetof(struct ofp_packet_in, data) == sizeof(struct ofp_packet_in) - 2. */ };

  2. PACKET_OUT


    In port 数据包进入交换机的入端口号。Actions length 动作信息的长度。

  3. FLOW_MOD


    Command 表示flow-mod消息的动作。一共五种，实现对流表的增、删、改操作。

（三）个人总结
1.实验收获
本次实验比较简单。通过这次实验，可以学会了如何使用wireshark、如何进行数据包过滤、怎么查看并分析数据包的的流动过程，并且可以了解在pingall的过程中有哪些包产生并且如何传递。在进阶实验中，查看openflow源码并与抓包结果进行比对的过程中，同时了解在openflow中主要消息类型对应的数据结构定义。
2.实验中途遇到的问题

  1. 先开wireshark进行抓包，结果收不到hello的消息。后来重新看pdf才知道要先建立topo再抓包。
  2. 找不到54892端口发给6633的hello报文，通过将过滤条件设置为openflow_v6得以解决。
    3.实验总结
    通过本次实验，综合锻炼了耐心和阅读能力，同时对openflow的运行机制有了更好的理解。
posted @ 2022-09-26 19:15  Hooxi诸葛  阅读(94)  评论(0)    收藏  举报