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。
   

   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

   
   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（我最高能支持OpenFlow 1.0） ---> 交换机39096端口

   交换机39096端口（我最高能支持OpenFlow 1.5） ---> 控制器6633端口

   于是双方建立连接，并使用OpenFlow 1.0

    （2）FEATURES_REQUEST

   　　控制器6633端口（我需要你的特征信息） ---> 交换机39096

   (3)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39096端口

2. 

   (4)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。

   　　交换机39098端口（端口状态） --->  控制器6633端口

    

   （5）FEATURES_REPLY

   　　交换机39098端口（这是我的特征信息，请查收） ---> 控制器6633端口

   

   （6）PACKET_IN

   　　交换机39098端口（有数据包进来，请指示）--- 控制器6633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39098端口下发流表项，指导数据的转发处理

   （8）PACKET_OUT

   　　控制器6633端口（请按照我给你的action进行处理） ---> 交换机39098端口

   3.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？

   　　是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

   消息	类型
   Hello	Controller->Switch
   Hello	Switch->Controller
   Features Request	Controller->Switch
   Set Conig	Controller->Switch
   Port_status	Switch->Controller
   Features Reply	Switch->Controller
   Packet_in	Switch->Controller
   Packet_out	Controller->Switch
   Flow_mod	Controller->Switch

   （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

   

   HELLO包对应的4个参数，与ofp_header一致（ofp_header为所有报文的头）

    

    　　(2)FEATURES_REQUEST

   源码与OFPT_HELLO代码一致（因为ofp_header为所有报文的头）

   　　（3）OFPT_SET_CONFIG

    

   

   第一个是包头（ofp_header为所有报文的头），最后两个参数与报文最后两个参数一致

    　　（4）OFPT_PORT_STATUS

   

   （5）OFPT_FEATURES_REPLY

   物理接口描述

   

   

   （6）OFPT_PACKET_IN

   

   有两种形式

   　　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（下图第一个函数）

   　　2.有匹配条目,对应的action是OUTPUT=CONTROLLER,固定收到向控制器发送包

   

   （7）OFPT_PACKET_OUT

   

   （8）OFPT_FLOW_MOD

   

   

   （三）个人总结

   这次实验的难度比较低一点，主要是对数据包的获取，先用sudo wireshark 命令开启抓包和用sudo ./mininet/examples/miniedit.py命令创建拓扑进行ip配置实现主机与主机之间的通信。我也学会了运用 wireshark 对 OpenFlow 协议数据交互过程进行抓包。在抓包的过程中，遇到有些数据包没有出来，重新试了一遍才找到所有的数据包。虽然抓包过程并不难，但需要耐心去看，否则容易看错，看各种数据包的时候，我了解了 OpenFlow协议的数据包交互过程与机制，这是我在本次实验的收获。