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2019 SDN上机第3次作业

由 感情迁移 提交于 2019-12-04 09:35:14

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

使用miniedit构建拓扑

连通性检测

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。

  • hello

    • 控制器6633端口（最高能支持OpenFlow 1.0） ---> 交换机58040端口

    • 交换机58040端口（高能支持OpenFlow 1.3）--- 控制器6633端口

    • 双方建立连接，并使用OpenFlow 1.0

  • Features Request
    • 控制器6633端口（需要获取对方特征信息） ---> 交换机58040端口
  • 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58040端口
  • Features Reply
    • 交换机58040端口（这是我的特征信息，请查收）--- 控制器6633端口

      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*/
   };
    • 对应到抓取到的报文，逐项查看报文内容
    OpenFlow 1.0
  .000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
  Type: OFPT_FEATURES_REPLY (6)
  Length: 176
  Transaction ID: 2188496383
  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: f6:1d:e5:da:f9:4d (f6:1d:e5:da:f9:4d)
      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: 52:aa:98:65:fc:6e (52:aa:98:65:fc:6e)
      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: 0e:67:44:7b:f1:f8 (0e:67:44:7b:f1:f8)
      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

    • 交换机58040端口（有数据包进来，请指示）--- 控制器6633端口

    • 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*/
};
    • 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 61: 172 bytes on wire (1376 bits), 172 bytes captured (1376 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: 58040, Dst Port: 6633, Seq: 249, Ack: 29, Len: 104
OpenFlow 1.0
  .000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
  Type: OFPT_PACKET_IN (10)
  Length: 104
  Transaction ID: 0
  Buffer Id: 0x00000100
  Total length: 86
  In port: 2
  Reason: No matching flow (table-miss flow entry) (0)
  Pad: 00
  Ethernet II, Src: b2:6e:35:b4:62:62 (b2:6e:35:b4:62:62), Dst: IPv6mcast_ff:b4:62:62 (33:33:ff:b4:62:62)
      Destination: IPv6mcast_ff:b4:62:62 (33:33:ff:b4:62:62)
          Address: IPv6mcast_ff:b4:62:62 (33:33:ff:b4:62:62)
          .... ..1. .... .... .... .... = LG bit: Locally administered address (this is NOT the factory default)
          .... ...1 .... .... .... .... = IG bit: Group address (multicast/broadcast)
      Source: b2:6e:35:b4:62:62 (b2:6e:35:b4:62:62)
          Address: b2:6e:35:b4:62:62 (b2:6e:35:b4:62:62)
          .... ..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: ::, Dst: ff02::1:ffb4:6262
      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: 32
      Next Header: ICMPv6 (58)
      Hop Limit: 255
      Source: ::
      Destination: ff02::1:ffb4:6262
  Internet Control Message Protocol v6
      Type: Neighbor Solicitation (135)
      Code: 0
      Checksum: 0xbeee [correct]
      [Checksum Status: Good]
      Reserved: 00000000
      Target Address: fe80::b06e:35ff:feb4:6262
      ICMPv6 Option (Nonce)
          Type: Nonce (14)
          Length: 1 (8 bytes)
          Nonce: a7001c004193
  • Packet_out

    • 控制器6633端口（请按照我给你的action进行处理） ---> 交换机58040端口

    • 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*/
}
    • 告诉输出到交换机的65531端口
    Frame 63: 92 bytes on wire (736 bits), 92 bytes captured (736 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: 6633, Dst Port: 58040, Seq: 29, Ack: 353, Len: 24
OpenFlow 1.0
  .000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
  Type: OFPT_PACKET_OUT (13)
  Length: 24
  Transaction ID: 0
  Buffer Id: 0x00000100
  In port: 2
  Actions length: 8
  Actions type: Output to switch port (0)
  Action length: 8
  Output port: 65531
  Max length: 0
  • 接下来是另一台交换机（端口58042）与控制器（端口6633）的交互过程
  • h1 ping h2
    • packet_in
    • 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50840端口、交换机50842端口下发流表项，指导数据的转发处理



  • 把控制器从openflow reference改成ovs controller
    • 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
    • flow_mod
标签
openflow
端口转发
网络端口
sdn
header
sdn控制器
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