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文档简介
SoftwareDefinedNetworkSDN软件定义网络第三章
OpenFlow
协议2目录OpenFlow的运行机制SDNOpenFlow的背景与发展OpenFlow的基本概念3.1OpenFlow的背景与发展
斯坦福大学的CleanSlate项目研究组在2009年提出了一个可以满足SDN转控分离架构的标准,即OpenFlow1.0。同时,该小组还开发出了OpenFlow的参考交换机和NOX控制器。OpenFlow允许控制器直接访问和操作网络设备的转发面,这些网络设备可以是物理设备,也可以是虚拟的路由器或者交换机。转发面则采用基于流的方式进行转发。OpenFlow1.0问世后不久就引起了业界关注。2011年3月21日,德国电信、谷歌、微软、雅虎等公司共同成立了ONF组织,旨在推广SDN,并加大OpenFlow标准化的力度。3.1OpenFlow的背景与发展从提出到现在,OpenFlow已经在硬件和软件支持方面取得了长足的发展。从OpenFlow推出开始,日本NEC公司就对OpenFlow的相关硬件进行了跟进性的研发,NEC公司的IP8800/S3640-24T2XW和IP8800/S3640-48T2XW两款交换机是支持OpenFlow的较成熟的交换机。2009年12月,OpenFlow具有里程碑意义的可商用的1.0版本发布了,且支持1.0版本的软件Indigo也发布了Beta版本。OpenFlow相应的支持软件,如OpenFlow在Wireshark抓包分析工具上的支持插件、OpenFlow的调试工具(liboftrace)、OpenFlow虚拟计算机仿真(OpenFlowVMS)等也日趋成熟。3.2OpenFlow的基本概念OpenFlow由OpenFlow网络设备(OpenFlow交换机)、控制器(OpenFlow控制器)、用于连接网络设备和控制器的安全通道(SecureChannel),以及OpenFlow表项组成。其中,OpenFlow交换机和OpenFlow控制器是组成OpenFlow网络的实体,要求能够支持安全通道和OpenFlow表项。OpenFlow组件如左图所示。3.2OpenFlow的基本概念(1)OpenFlow控制器。OpenFlow控制器位于SDN架构中的控制层,通过OpenFlow南向指导设备的转发。目前,主流的OpenFlow控制器分为两大类:开源控制器和厂商开发的商业控制器。(2)OpenFlow交换机。OpenFlow交换机由硬件平面上的OpenFlow表项和软件平面上的安全通道构成,OpenFlow表项为OpenFlow的关键组成部分,由控制器下发,以实现控制面对转发面的控制。3.2OpenFlow的基本概念3.2.1
OpenFlow的流表所谓流表,其实可被视作OpenFlow对网络设备的数据转发功能的一种抽象。在传统网络设备中,交换机和路由器的数据转发需要依赖设备中保存的二层MAC地址转发表或者三层IP地址路由表。OpenFlow交换机中使用的流表也是如此,但其表项中整合了网络中各个层次的网络配置信息,从而在进行数据转发时可以使用更丰富的规则。891011121314151617181920212223242526所谓的流,就是指在一段时间内经过同一个网络传输的一系列具有相同属性的顺序发送的报文集合。至于何谓“相同属性”,这并不固定,取决于应用场景。比如主机A上面运行的FTP客户端向位于主机B的FTP服务器上传输了一个很大的文件,这个文件被分成10万个报文传输。所有这10万个报文具有相同的源IPA,
目的IPB,IP协议都是TCP,TCP源端口都是2000,TCP目的端口都是21。另外同个时间段内有一个主机C上面运行的FTP客户端也向主机B上的FTP服务器传输了一个文件,这个文件被分成20万个报文传输。所有这20万个报文具有相同的源IPC,
目的IPB,IP协议都是TCP,TCP源端口都是3000,TCP目的端口都是21。如果管理员只对目的IP是IPB,TCP目的端口是21的报文感兴趣,要进行监控、统计、重定向之类的处理,那么这30万个报文就是一条流,因为它们具有相同的属性(目的IP是IPB,TCP目的端口是21)。而如果除了目的IP,TCP目的端口之外,管理员还要看源IP,那么这里就有两条流,主机A发送的那10万个报文是一条流,主机C发送的那20万个报文是另外一条流。流的理解27OpenFlow的设计目标之一就是将网络设备的控制功能与转发功能进行分离,进而将控制功能全部集中到远程的控制器上完成,而OpenFlow交换机只负责在本地做简单高速的数据转发。在OpenFlow交换机的运行过程中,其数据转发的依据就是流表。所谓流表,其实可被视作是OpenFlow对网络设备的数据转发功能的一种抽象。在传统网络设备中,交换机和路由器的数据转发需要依赖设备中保存的二层MAC地址转发表或者三层IP地址路由表,而OpenFlow交换机中使用的流表也是如此,不过在它的表项中整合了网络中各个层次的网络配置信息,从而在进行数据转发时可以使用更丰富的规则。流表的理解28流表的理解29流表下发模式30313.3OpenFlow的运行机制OpenFlow
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