2019 SDN上机第3次作业

1. 利用Mininet仿真平台构建如下图所示的网络拓扑，配置主机h1和h2的IP地址（h1:10.0.0.1，h2:10.0.0.2），测试两台主机之间的网络连通性

  • 网络拓扑
    image.png

  • 网络连接
    image.png

  • h1 ping h2
    image.png

2. 利用Wireshark工具，捕获拓扑中交换机与控制器之间的通信数据，对OpenFlow协议类型的各类报文（hello, features_request, features_reply, set_config, packet_in, packet_out等）进行分析，对照wireshark截图写出你的分析内容。

在any中捕获（需先打开wireshark，再进行拓扑的创建，否则有可能抓不到hello等包）

  • Hello
    控制器6633端口（我最高能支持OpenFlow 1.0） ---> 交换机44438端口
    image.png
    交换机44438端口（我最高能支持OpenFlow 1.3）--- 控制器6633端口
    image.png

于是双方建立连接，并使用OpenFlow 1.0

  • Features Request
    控制器6633端口（我需要你的特征信息） ---> 交换机44438端口
    image.png

  • Set Config
    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44438端口
    image.png

  • Features Reply
    image.png

Features 消息包括 OpenFlow Header 和 Features Reply Message
对照Features Reply Message结构

struct ofp_switch_features{
    struct ofp_header header;
    uint64_t datapath_id; /*唯一标识 id 号*/
    uint32_t n_buffers; /*交缓冲区可以缓存的最大数据包个数*/
    uint8_t n_tables; /*流表数量*/
    uint8_t pad[3]; /*align to 64 bits*/
    uint32_t capabilities; /*支持的特殊功能，具体见 ofp_capabilities*/
    uint32_t actions; /*支持的动作，具体见 ofp_actions_type*/
    struct ofp_phy_port ports[0]; /*物理端口描述列表，具体见 ofp_phy_port*/
};

报文内容

Frame 276: 244 bytes on wire (1952 bits), 244 bytes captured (1952 bits) on interface 0
Linux cooked capture
Internet Protocol Version 4, Src: 127.0.0.1, Dst: 127.0.0.1
Transmission Control Protocol, Src Port: 47380, Dst Port: 6633, Seq: 73, Ack: 29, Len: 176
OpenFlow 1.0
.000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
Type: OFPT_FEATURES_REPLY (6)
Length: 176
Transaction ID: 2929613593
Datapath unique ID: 0x0000000000000002
MAC addr: 00:00:00_00:00:00 (00:00:00:00:00:00)
Implementers part: 0x0002
n_buffers: 256
n_tables: 254
Pad: 000000
capabilities: 0x000000c7
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = Flow statistics: True
.... .... .... .... .... .... .... ..1. = Table statistics: True
.... .... .... .... .... .... .... .1.. = Port statistics: True
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Group statistics: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Can reassemble IP fragments: False
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = Queue statistics: True
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Switch will block looping ports: False
actions: 0x00000fff
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = Output to switch port: True
.... .... .... .... .... .... .... ..1. = Set the 802.1q VLAN id: True
.... .... .... .... .... .... .... .1.. = Set the 802.1q priority: True
.... .... .... .... .... .... .... 1... = Strip the 802.1q header: True
.... .... .... .... .... .... ...1 .... = Ethernet source address: True
.... .... .... .... .... .... ..1. .... = Ethernet destination address: True
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = IP source address: True
.... .... .... .... .... .... 1... .... = IP destination address: True
.... .... .... .... .... ...1 .... .... = IP ToS (DSCP field, 6 bits): True
.... .... .... .... .... ..1. .... .... = TCP/UDP source port: True
.... .... .... .... .... .1.. .... .... = TCP/UDP destination port: True
.... .... .... .... .... 1... .... .... = Output to queue: True
Port data 1
Port number: 65534
HW Address: aa:b1:d6:ba:d1:44 (aa:b1:d6:ba:d1:44)
Port Name: s2
Config flags: 0x00000001
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = Port is administratively down: True
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = Disable 802.1D spanning tree on port: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = Drop all packets except 802.1D spanning tree packets: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Drop received 802.1D STP packets: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = Do not include this port when flooding: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Drop packets forwarded to port: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = Do not send packet-in msgs for port: False
State flags: 0x00000001
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = No physical link present: True
Current features: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = 10 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = 10 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = 100 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = 100 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = 1 Gb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = 1 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = 10 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... 0... .... = Copper medium: False
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Fiber medium: False
.... .... .... .... .... ..0. .... .... = Auto-negotiation: False
.... .... .... .... .... .0.. .... .... = Pause: False
.... .... .... .... .... 0... .... .... = Asymmetric pause: False
Advertised features: 0x00000000
Features supported: 0x00000000
Features advertised by peer: 0x00000000
Port data 2
Port number: 1
HW Address: ba:f4:22:02:c6:f7 (ba:f4:22:02:c6:f7)
Port Name: s2-eth1
Config flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = Port is administratively down: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = Disable 802.1D spanning tree on port: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = Drop all packets except 802.1D spanning tree packets: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Drop received 802.1D STP packets: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = Do not include this port when flooding: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Drop packets forwarded to port: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = Do not send packet-in msgs for port: False
State flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = No physical link present: False
Current features: 0x000000c0
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = 10 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = 10 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = 100 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = 100 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = 1 Gb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = 1 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = 10 Gb full-duplex rate support: True
.... .... .... .... .... .... 1... .... = Copper medium: True
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Fiber medium: False
.... .... .... .... .... ..0. .... .... = Auto-negotiation: False
.... .... .... .... .... .0.. .... .... = Pause: False
.... .... .... .... .... 0... .... .... = Asymmetric pause: False
Advertised features: 0x00000000
Features supported: 0x00000000
Features advertised by peer: 0x00000000
Port data 3
Port number: 2
HW Address: 5a:ce:fe:04:42:9f (5a:ce:fe:04:42:9f)
Port Name: s2-eth2
Config flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = Port is administratively down: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = Disable 802.1D spanning tree on port: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = Drop all packets except 802.1D spanning tree packets: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Drop received 802.1D STP packets: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = Do not include this port when flooding: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Drop packets forwarded to port: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = Do not send packet-in msgs for port: False
State flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = No physical link present: False
Current features: 0x000000c0
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = 10 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = 10 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = 100 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = 100 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = 1 Gb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = 1 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = 10 Gb full-duplex rate support: True
.... .... .... .... .... .... 1... .... = Copper medium: True
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Fiber medium: False
.... .... .... .... .... ..0. .... .... = Auto-negotiation: False
.... .... .... .... .... .0.. .... .... = Pause: False
.... .... .... .... .... 0... .... .... = Asymmetric pause: False
Advertised features: 0x00000000
Features supported: 0x00000000
Features advertised by peer: 0x00000000

  • Packet_in
    image.png

结合Packet_in的结构

struct ofp_packet_in {
    struct ofp_header header;
    uint32_t buffer_id; /*Packet-in消息所携带的数据包在交换机缓存区中的ID*/
    uint16_t total_len; /*data字段的长度*/
    uint16_t in_port; /*数据包进入交换机时的端口号*/
    uint8_t reason; /*发送Packet-in消息的原因，具体见 ofp_packet_in_reason*/
    uint8_t pad;
    uint8_t data[0]; /*携带的数据包*/
};

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

Frame 6773: 156 bytes on wire (1248 bits), 156 bytes captured (1248 bits) on interface 0
Linux cooked capture
Internet Protocol Version 4, Src: 127.0.0.1, Dst: 127.0.0.1
Transmission Control Protocol, Src Port: 47434, Dst Port: 6633, Seq: 7030, Ack: 7358, Len: 88
OpenFlow 1.0
.000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
Type: OFPT_PACKET_IN (10)
Length: 88
Transaction ID: 0
Buffer Id: 0xffffffff
Total length: 70
In port: 2
Reason: No matching flow (table-miss flow entry) (0)
Pad: 00
Ethernet II, Src: 1e:0f:e4:20:3a:0c (1e:0f:e4:20:3a:0c), Dst: IPv6mcast_02 (33:33:00:00:00:02)
Destination: IPv6mcast_02 (33:33:00:00:00:02)
Address: IPv6mcast_02 (33:33:00:00:00:02)
.... ..1. .... .... .... .... = LG bit: Locally administered address (this is NOT the factory default)
.... ...1 .... .... .... .... = IG bit: Group address (multicast/broadcast)
Source: 1e:0f:e4:20:3a:0c (1e:0f:e4:20:3a:0c)
Address: 1e:0f:e4:20:3a:0c (1e:0f:e4:20:3a:0c)
.... ..1. .... .... .... .... = LG bit: Locally administered address (this is NOT the factory default)
.... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
Type: IPv6 (0x86dd)
Internet Protocol Version 6, Src: fe80::1c0f:e4ff:fe20:3a0c, Dst: ff02::2
0110 .... = Version: 6
.... 0000 0000 .... .... .... .... .... = Traffic Class: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT)
.... 0000 00.. .... .... .... .... .... = Differentiated Services Codepoint: Default (0)
.... .... ..00 .... .... .... .... .... = Explicit Congestion Notification: Not ECN-Capable Transport (0)
.... .... .... 0000 0000 0000 0000 0000 = Flow Label: 0x00000
Payload Length: 16
Next Header: ICMPv6 (58)
Hop Limit: 255
Source: fe80::1c0f:e4ff:fe20:3a0c
Destination: ff02::2
Internet Control Message Protocol v6
Type: Router Solicitation (133)
Code: 0
Checksum: 0x06b6 [correct]
[Checksum Status: Good]
Reserved: 00000000
ICMPv6 Option (Source link-layer address : 1e:0f:e4:20:3a:0c)
Type: Source link-layer address (1)
Length: 1 (8 bytes)
Link-layer address: 1e:0f:e4:20:3a:0c (1e:0f:e4:20:3a:0c)

  • Packet_out
    image.png

结合Packet_out的结构

struct ofp_packet_out {
    struct ofp_header header;
    uint32_t buffer_id; /*交换机缓存区id，如果为-1则指定的为packet-out消息携带的data字段*/
    uint16_t in_port; /*如果buffer_id为‐1，并且action列表中指定了Output=TABLE的动作,in_port将作为data段数据包的额外匹配信息进行流表查询*/
    uint16_t actions_len; /*action列表的长度，可以用来区分actions和data段*/
    struct ofp_action_header actions[0]; /*动作列表*/
    uint8_t data[0]; /*数据缓存区，可以存储一个以太网帧，可选*/
}

h1 ping h2

  • packet_in
    image.png

  • flow_mod

结合flow_mod结构

struct ofp_flow_mod {
    struct ofp_header header;
    struct ofp_match match; /*流表的匹配域*/ 
    uint64_t cookie; /*流表项标识符*/
    uint16_t command; /*可以是ADD,DELETE,DELETE-STRICT,MODIFY,MODIFY-STRICT*/
    uint16_t idle_timeout; /*空闲超时时间*/
    uint16_t hard_timeout; /*最大生存时间*/
    uint16_t priority; /*优先级，优先级高的流表项优先匹配*/
    uint32_t buffer_id; /*缓存区ID ,用于指定缓存区中的一个数据包按这个消息的action列表处理*/  
    uint16_t out_port; /*如果这条消息是用于删除流表则需要提供额外的匹配参数*/
    uint16_t flags; /*标志位，可以用来指示流表删除后是否发送flow‐removed消息，添加流表时是否检查流表重复项，添加的流表项是否为应急流表项。*/
    struct ofp_action_header actions[0]; /*action列表*/
};

分析抓取的flow_mod数据包，控制器通过6633端口向交换机35334端口、交换机35336端口下发流表项，指导数据的转发处理
image.png

把控制器从openflow reference改成ovs controller

image.png

在hello报文中可以发现控制器支持的OpenFlow版本从1.0变成了1.3，因此，经过协商交换机和控制器之间将通过1.3版本的OpenFlow协议进行通信
image.png

  • flow_mod
    image.png
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