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

使用miniedit工具建立拓扑：

在RUN之前，需要开启start cli 和 勾选OpenFlow1.3

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截图分析。

在拓扑建立后之后，先打开wireshark捕捉报文，再启动拓扑。

2.1 Hello报文：

控制器6633端口发往交换机的报文，最高支持OpenFlow1.0协议

交换机46522端口发往控制器的报文，最高支持OpenFlow1.3协议

二者最低版本协议为OpenFlow1.0，所以选取1.0作为通信协议。

Q1：Hello 消息是使用什么协议传输？TCP？UDP？
A1:使用TCP协议传输。

Q2:所有的网络协议在升级的时候都必须向前兼容更低版本的协议？why？
A2:所有网络协议在升级时都必须向前兼容更低版本的协议，因为网络上存在大量未升级的旧设备，这些设备因为成本等各种问题没有及时更新，他们支持的协议是相对低版本的，如果网络协议升级不支持低版本，那么就会造成旧设备所在的网络出现故障。

2.2 Features Request报文：

控制器向交换机发送 Features Request 消息查询交换机特性。

2.3 Set Config报文：

控制器对交换机flags和miss_send_len属性进行配置
flags：用来指示交换机如何才处理 IP 分片数据包。
miss_send_len：用来指示当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。

2.4 Features Reply报文：

交换机在收到控制器发出的 Features Request 消息后返回 Features Request 消息。

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*/
};

Feature Reply报文：

Frame 291: 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: 46522, Dst Port: 6633, Seq: 73, Ack: 29, Len: 176
Source Port: 46522
Destination Port: 6633
[Stream index: 2]
[TCP Segment Len: 176]
Sequence number: 73 (relative sequence number)
[Next sequence number: 249 (relative sequence number)]
Acknowledgment number: 29 (relative ack number)
1000 .... = Header Length: 32 bytes (8)
Flags: 0x018 (PSH, ACK)
Window size value: 86
[Calculated window size: 44032]
[Window size scaling factor: 512]
Checksum: 0xfed8 [unverified]
[Checksum Status: Unverified]
Urgent pointer: 0
Options: (12 bytes), No-Operation (NOP), No-Operation (NOP), Timestamps
[SEQ/ACK analysis]
[Timestamps]
TCP payload (176 bytes)
[PDU Size: 176]
OpenFlow 1.0
.000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
Type: OFPT_FEATURES_REPLY (6)
Length: 176
Transaction ID: 876672221
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: 96:4a:19:a2:2b:45 (96:4a:19:a2:2b:45)
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: c6:08:ea:11:5b:18 (c6:08:ea:11:5b:18)
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: 3e:62:7e:06:18:d9 (3e:62:7e:06:18:d9)
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

Q3：uint8_t pad[3] 这一字段的作用是什么？为了保证整个结构体长度是 64bits 的整数倍？
A3:保证整个结构体长度是 64bits 的整数倍

2.5 Packet_in报文：

当交换机收到一个数据包后，查找流表。如果流表中有匹配条目，则交换机按照流表所指示的 action 列表处理数据包。如果没有，则交换机将数据包封装在 Packet-in 消息中发送给控制器处理.

In port：1 Reason:No matching flow(tables-miss flow entry)(0)
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)），所以要发送Packet_in报文询问控制器如何处理

Packet_in报文：

Frame 313: 176 bytes on wire (1408 bits), 176 bytes captured (1408 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: 46522, Dst Port: 6633, Seq: 249, Ack: 29, Len: 108
OpenFlow 1.0
.000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
Type: OFPT_PACKET_IN (10)
Length: 108
Transaction ID: 0
Buffer Id: 0x00000100
Total length: 90
In port: 1
Reason: No matching flow (table-miss flow entry) (0)
Pad: 00
Ethernet II, Src: 42:2d:75:d9:0f:5d (42:2d:75:d9:0f:5d), Dst: IPv6mcast_16 (33:33:00:00:00:16)
Destination: IPv6mcast_16 (33:33:00:00:00:16)
Address: IPv6mcast_16 (33:33:00:00:00:16)
.... ..1. .... .... .... .... = LG bit: Locally administered address (this is NOT the factory default)
.... ...1 .... .... .... .... = IG bit: Group address (multicast/broadcast)
Source: 42:2d:75:d9:0f:5d (42:2d:75:d9:0f:5d)
Address: 42:2d:75:d9:0f:5d (42:2d:75:d9:0f:5d)
.... ..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::16
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: 36
Next Header: IPv6 Hop-by-Hop Option (0)
Hop Limit: 1
Source: ::
Destination: ff02::16
IPv6 Hop-by-Hop Option
Next Header: ICMPv6 (58)
Length: 0
[Length: 8 bytes]
Router Alert
Type: Router Alert (0x05)
00.. .... = Action: Skip and continue (0)
..0. .... = May Change: No
...0 0101 = Low-Order Bits: 0x05
Length: 2
Router Alert: MLD (0)
PadN
Type: PadN (0x01)
00.. .... = Action: Skip and continue (0)
..0. .... = May Change: No
...0 0001 = Low-Order Bits: 0x01
Length: 0
PadN:
Internet Control Message Protocol v6
Type: Multicast Listener Report Message v2 (143)
Code: 0
Checksum: 0x5f54 [correct]
[Checksum Status: Good]
Reserved: 0000
Number of Multicast Address Records: 1
Multicast Address Record Changed to exclude: ff02::1:ffd9:f5d
Record Type: Changed to exclude (4)
Aux Data Len: 0
Number of Sources: 0
Multicast Address: ff02::1:ffd9:f5d

2.6 Packet_out报文：

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*/
}

In port:1
Output poet:65531```
告知端口1的报文可以输出到交换机的65531端口



### 2.7 Flow Mod 流表：
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1797498/201911/1797498-20191113225233881-1192229559.png)


![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1797498/201911/1797498-20191113225237310-124945697.png)


### 2.8 把控制器从openflow reference 改成ovs controller后：

控制器支持的OpenFlow版本从1.0变成了1.3
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1797498/201911/1797498-20191113225327036-2015646287.png)

flow_mod：
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1797498/201911/1797498-20191113225352097-917926738.png)
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1797498/201911/1797498-20191113225419162-543018843.png)