实验3：OpenFlow协议分析实践
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
- 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 |
- 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。
- 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
- 请用Markdown排版；
- 基础要求只需要提交导入到/home/用户名/学号/lab3/目录下的拓扑文件，wireshark抓包的结果截图和对应的文字说明；
拓扑文件
1 #!/usr/bin/env python 2 3 from mininet.net import Mininet 4 from mininet.node import Controller, RemoteController, OVSController 5 from mininet.node import CPULimitedHost, Host, Node 6 from mininet.node import OVSKernelSwitch, UserSwitch 7 from mininet.node import IVSSwitch 8 from mininet.cli import CLI 9 from mininet.log import setLogLevel, info 10 from mininet.link import TCLink, Intf 11 from subprocess import call 12 13 def myNetwork(): 14 15 net = Mininet( topo=None, 16 build=False, 17 ipBase='10.0.0.0/8') 18 19 info( '*** Adding controller\n' ) 20 c0=net.addController(name='c0', 21 controller=Controller, 22 protocol='tcp', 23 port=6633) 24 25 info( '*** Add switches\n') 26 s2 = net.addSwitch('s2', cls=OVSKernelSwitch) 27 s1 = net.addSwitch('s1', cls=OVSKernelSwitch) 28 29 info( '*** Add hosts\n') 30 h1 = net.addHost('h1', cls=Host, ip='192.168.0.101', defaultRoute=None) 31 h2 = net.addHost('h2', cls=Host, ip='192.168.0.102', defaultRoute=None) 32 h4 = net.addHost('h4', cls=Host, ip='192.168.0.104', defaultRoute=None) 33 h3 = net.addHost('h3', cls=Host, ip='192.168.0.103', defaultRoute=None) 34 35 info( '*** Add links\n') 36 net.addLink(h1, s1) 37 net.addLink(h2, s1) 38 net.addLink(s2, h3) 39 net.addLink(s2, h4) 40 41 info( '*** Starting network\n') 42 net.build() 43 info( '*** Starting controllers\n') 44 for controller in net.controllers: 45 controller.start() 46 47 info( '*** Starting switches\n') 48 net.get('s2').start([c0]) 49 net.get('s1').start([c0]) 50 51 info( '*** Post configure switches and hosts\n') 52 53 CLI(net) 54 net.stop() 55 56 if __name__ == '__main__': 57 setLogLevel( 'info' ) 58 myNetwork()
（1）hello
控制器6633端口（我最高能支持OpenFlow 1.0） ---> 交换机42748端口
交换机42748端口（我最高能支持OpenFlow 1.4） ---> 控制器6633端口
于是双方建立连接，并使用OpenFlow 1.0
（2）Features Request / Set Conig
控制器6633端口（我需要你的特征信息） ---> 交换机42748端口
控制器6633端口 ---> 交换机42748端口
（3）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。
（4）Features Reply
交换机42748端口（这是我的特征信息，请查收） ---> 控制器6633端口
（5）Packet_in
交换机42748端口（有数据包进来，请指示）--- 控制器6633端
（6）Flow_mod
分析抓取的flow_mod数据包，控制器通过6633端口向交换机42746端口、交换机42748端口 下发流表项，指导数据的转发处理
（7）Packet_out
控制器6633端口（请按照我给你的action进行处理） ---> 交换机42748端口
(8)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？
交换机与控制器建立通信时是使用TCP协议
（9）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
- 进阶要求为选做，有完成的同学请提交相关截图对应的OpenFlow代码，加以注释说明，有完成比未完成的上机分数更高。
（1）hello
Hello消息中只包含有ofp_header，包括：version，type，length，transaction ID
（2）Features Request
Features 消息包括ofp_header和交换机的特性信息。
（3）Set Conig
控制器了解交换机的特性后,对flag和max bytes of packet进行配置。
（4）Port_Status
（5）Features Reply
（6）Packet_in
Packet_in有两种情况： （1）交换机查找流表，发现没有匹配条目时（2）有匹配条目但是对应的action是OUTPUT=CONTROLLER时 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。（7）Flow_mod
发送 Flow‐mod 消息向交换机下发流表项，指导数据的转发处理，控制器向交换机写入了一条与数据包相关的流表项，并且指定该数据包按照此流表项的 action 列表处理。
（8）Packet_out
- 个人总结
通过本次实验，我已经熟练掌握运用 wireshark 对 OpenFlow 协议数据交互过程进行抓包；但是对于一些理论知识还学习的不够深入，我认为这个实验还是有点难度的，因为在实验过程中，不仅仅是抓包，还需要借助包解析工具，分析与解释 OpenFlow协议的数据包交互过程与机制。在实验过程中，也遇到了许多的困难，比如在一开始筛选openflow_v1找不到hello消息，在筛选openflow_v5才找到，原来要打开控制器与交互机才能互相发送 Hello 消息，并且，在找Flow_mod的时候，需要对拓扑图进行pingall操作才能生成。通过本次实验我觉得自己的理论知识还不够扎实，在接下来的实验不仅要提升上机能力，也要加强理论知识！
