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实验3:OpenFlow协议分析实践

时间:2022-09-25 21:45:09浏览次数:53  
标签:struct OpenFlow 端口 实践 header ofp uint16 实验 交换机

实验3:OpenFlow协议分析实践

一、实验目的

  1. 能够运用 wireshark 对 OpenFlow 协议数据交互过程进行抓包;
  2. 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。



2.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。

hello

控制器6633端口(我最高能支持OpenFlow 1.0) ---> 交换机40566端口

交换机40566端口(我最高能支持OpenFlow 1.5) ---> 控制器6633端口

Features Request

控制器6633端口(我需要你的特征信息) ---> 交换机40566端口

Set Conig

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40566端口

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。

Features Reply

交换机40566端口(这是我的特征信息,请查收) ---> 控制器6633端口

PACKET_IN

交换机40566端口(有数据包进来,请指示)--->控制器6633端口

PACKET_OUT

控制器6633端口--->交换机40566端口(请按照我给你的action进行处理)

FLOW_MOD

分析抓取的flow_mod数据包,控制器通过6633端口向交换机40566端口、交换机40566端口下发流表项,指导数据的转发处理

3.画出相关交互图或流程图

4.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?

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

struct ofp_header {
    uint8_t version;    /* OFP_VERSION. */
    uint8_t type;       /* One of the OFPT_ constants. */
    uint16_t length;    /* Length including this ofp_header. */
    uint32_t xid;       /* Transaction id associated with this packet.
                           Replies use the same id as was in the request
                           to facilitate pairing. */
};
struct ofp_hello {
    struct ofp_header header;
};

2.OFPT_FEATURES_REQUEST

struct ofp_header {
    uint8_t version;    /* OFP_VERSION. */
    uint8_t type;       /* One of the OFPT_ constants. */
    uint16_t length;    /* Length including this ofp_header. */
    uint32_t xid;       /* Transaction id associated with this packet.
                           Replies use the same id as was in the request
                           to facilitate pairing. */
};
struct ofp_hello {
    struct ofp_header header;
};

3.OFPT_SET_CONFIG

struct ofp_switch_config {
    struct ofp_header header;
    uint16_t flags;             /* OFPC_* flags. */
    uint16_t miss_send_len;     /* Max bytes of new flow that datapath should
                                   send to the controller. */
};

4.OFPT_PORT_STATUS

struct ofp_port_status {
    struct ofp_header header;
    uint8_t reason;          /* One of OFPPR_*. */
    uint8_t pad[7];          /* Align to 64-bits. */
    struct ofp_phy_port desc;
};

5.OFPT_FEATURES_REPLY

struct ofp_switch_features {
    struct ofp_header header;
    uint64_t datapath_id;   /* Datapath unique ID.  The lower 48-bits are for
                               a MAC address, while the upper 16-bits are
                               implementer-defined. */

    uint32_t n_buffers;     /* Max packets buffered at once. */

    uint8_t n_tables;       /* Number of tables supported by datapath. */
    uint8_t pad[3];         /* Align to 64-bits. */

    /* Features. */
    uint32_t capabilities;  /* Bitmap of support "ofp_capabilities". */
    uint32_t actions;       /* Bitmap of supported "ofp_action_type"s. */

    /* Port info.*/
    struct ofp_phy_port ports[0];  /* Port definitions.  The number of ports
                                      is inferred from the length field in
                                      the header. */
};

6.OFPT_PACKET_IN

有两种情况:

(1)交换机查找流表,发现没有匹配条目,但未发现这种情况。

enum ofp_packet_in_reason {
    OFPR_NO_MATCH,          /* No matching flow. */
    OFPR_ACTION             /* Action explicitly output to controller. */
};

(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. */
};

7.OFPT_PACKET_OUT

struct ofp_packet_out {
    struct ofp_header header;
    uint32_t buffer_id;           /* ID assigned by datapath (-1 if none). */
    uint16_t in_port;             /* Packet's input port (OFPP_NONE if none). */
    uint16_t actions_len;         /* Size of action array in bytes. */
    struct ofp_action_header actions[0]; /* Actions. */
    /* uint8_t data[0]; */        /* Packet data.  The length is inferred
                                     from the length field in the header.
                                     (Only meaningful if buffer_id == -1.) */
};

8.OFPT_FLOW_MOD

struct ofp_flow_mod {
    struct ofp_header header;
    struct ofp_match match;      /* Fields to match */
    uint64_t cookie;             /* Opaque controller-issued identifier. */

    /* Flow actions. */
    uint16_t command;             /* One of OFPFC_*. */
    uint16_t idle_timeout;        /* Idle time before discarding (seconds). */
    uint16_t hard_timeout;        /* Max time before discarding (seconds). */
    uint16_t priority;            /* Priority level of flow entry. */
    uint32_t buffer_id;           /* Buffered packet to apply to (or -1).
                                     Not meaningful for OFPFC_DELETE*. */
    uint16_t out_port;            /* For OFPFC_DELETE* commands, require
                                     matching entries to include this as an
                                     output port.  A value of OFPP_NONE
                                     indicates no restriction. */
    uint16_t flags;               /* One of OFPFF_*. */
    struct ofp_action_header actions[0]; /* The action length is inferred
                                            from the length field in the
                                            header. */
};

四、个人总结

本次实验难度一般,主要是进行抓包的时候需要找仔细一点,我遇到的第一个问题就是在抓包的时候,要先打开抓包的页面再进行拓扑,不然会找不到想要抓包的数据包内容,老师在PPT里面也有强调,主要是我做的时候看得不够认真。还有抓HELLO数据包的时候openflow_v4里找不到数据包,后来通过询问同学发现可以在openflow_v6里面找。还有抓包的时候找交换机端口号相同的数据包,我截图的时候没有注意,后来又重新抓包了一次,浪费了不少时间。
本次实验也让我更加了解如何使用wireshark进行抓包,以及通过抓包到的数据包对其交互过程有了更多的了解与理解,收获满满。

标签:struct,OpenFlow,端口,实践,header,ofp,uint16,实验,交换机
From: https://www.cnblogs.com/llj032002426/p/16728913.html

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