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# 实验3:OpenFlow协议分析实践

时间:2022-09-28 15:55:10浏览次数:53  
标签:struct uint16 OpenFlow 端口 实践 header ofp 交换机 实验

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 22.04.1 LTS 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。

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

拓扑文件Python代码截图如下

​ 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,画出相关交互图或流程图。

1.hello

控制器6633端口(我最高支持OpenFlow1.0)--->交换机52188端口

交换机52188端口(我最高支持OpenFlow1.5)--->控制器6633端口

2.Features Request/Set Config

控制器6633端口(我需要你的特征信息) ---> 交换机52188端口

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52188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52188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52188端口(有数据包进来,请指示)--- 控制器6633端口

6.Packet_out

控制器6633端口(请按照我给你的action进行处理) ---> 交换机52188端口

7.flow_mod

分析抓取的flow_mod数据包,控制器通过6633端口向交换机52188端口下发流表项,指导数据的转发处理

8.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

由图可知采用的是TCP协议

(二)进阶要求

1.hello
/* Header on all OpenFlow packets. */
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.FEATURE REQUEST
/* Header on all OpenFlow packets. */
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. */
};
3.SET_CONFIG
/* Switch configuration. */
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. */
};

//flags:交换机如何处理IP分片数据包
//miss_send_len:一个交换机无法处理的数据包到达时,将数据包发给控制器的最大字节数

4.PORT_STATUS
/* A physical port has changed in the datapath */
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;
};
//在OpenFlow Switch中添加、删除或修改物理端口时,需要发送Port-Status 消息来通知OpenFlow 控制器
5.FEATURE_REPLY
/* Switch features. */
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. */
};
//除了header还包括唯一ID号、缓冲区可以缓存的最大数据包个数、流表数量、功能、动作、端口等
6.PACKET_IN
//两种情况: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
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
/* Packet received on port (datapath -> controller). */
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.PACKET_OUT
/* Send packet (controller -> datapath). */
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.) */
};
//包括动作列表、缓冲区ID等
8.FLOW_MOD
/* Flow setup and teardown (controller -> datapath). */
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. */
};
//包括流表项标志符cookie,command代表五种操作,对应值分别为0-4,优先级等

四、个人总结

本次实验的难度总体不大,主要是让我们熟悉wireshark的使用及OpenFlow的源码。在完成基本要求的过程中,我遇到了如下问题:在开启wireshark抓包后,使用mininet中pingall指令,发现抓到的openflow包中没有OFPT_HELLO,我通过参考实验指导PDF和网络上查找到的相关资料,先运行wireshark开始抓包,然后再构建拓扑。重新试验之后,我得到了完整的openflow抓包信息。之后的实验过程都很顺利,实验结果也符合预期。
进阶要求完成得很顺利,在路径openflow/include/openflow中找到openflow.h,打开查找,第2步中相对应的结构体仔细些都能找到。在查看Open Flow源码并与抓包结果进行比对的过程中,我了解了openflow主要消息类型对应的数据结构定义,更加了解了交换机和控制器建立连接的步骤以及详细过程。

标签:struct,uint16,OpenFlow,端口,实践,header,ofp,交换机,实验
From: https://www.cnblogs.com/thehon/p/16738374.html

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