OpenFlow&VxLAN;_openflowvxlan

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软件定义网络: OpenFlow 和 VxLAN

作者：Vishal Shukla

目录 .............................................................................................................................................................. 1

致谢 .............................................................................................................................................................. 5

前言 .............................................................................................................................................................. 6

第一章软件定义网络 ................................................................................................................................. 7

1.1 软件定义网络 ................................................................................................................................. 7

控制平面和数据平面的分离 ....................................................................................................... 8

SDN 控制器 ................................................................................................................................... 8

网络编程的可扩展性 ................................................................................................................... 9

SDN 的逻辑层 ............................................................................................................................... 9

南向 API ........................................................................................................................................ 9

北向 API ...................................................................................................................................... 10

可行性的技术 ............................................................................................................................. 10

1.2 什么是 OpenFlow？ ..................................................................................................................... 10

OpenFlow 组件 ........................................................................................................................... 11

1.3 为什么发明 OpenFlow？ ............................................................................................................. 12

第二章 OpenFlow 概述 ............................................................................................................................. 14

2.1 OpenFlow 协议概述 ..................................................................................................................... 14

2.2 OpenFlow 组件概述 ..................................................................................................................... 16

2.2.1 OpenFlow 控制器(Controller) ........................................................................................... 16

2.2.2 OpenFlow 交换机 .............................................................................................................. 17

2.2.3 流表.................................................................................................................................... 17

动作分类..................................................................................................................................... 21

第三章 OpenFlow 内部事件 ..................................................................................................................... 23

3.1 连接建立事件 .............................................................................................................................. 23

3.2 Packet-In 事件 .............................................................................................................................. 25

3.3 Packet-Out 事件 ........................................................................................................................... 27

3.4 端口状态（Port Status）消息事件 ............................................................................................. 28

3.5 设置配置（Set Configuration）事件 .......................................................................................... 31

3.6 获取配置（Get Config）请求与答复事件.................................................................................. 32

3.7 修改流（Flow-Modification）事件 ............................................................................................. 33

3.8 流移除（Flow-Removed）事件 .................................................................................................. 36

3.9 端口修改（Port-Modify）事件 ................................................................................................... 38

3.10 统计(Stats)请求和响应事件 ...................................................................................................... 40

3.11 Barrier 请求和响应事件 ............................................................................................................ 42

3.12 队列获取配置（Queue Get Configuration）请求和响应事件 ................................................ 43

3.13 错误事件 .................................................................................................................................... 44

第四章 OpenFlow 案例研究 ..................................................................................................................... 46

4.1 拓扑结构的发现 ........................................................................................................................... 46

4.2 最短路径计算 ............................................................................................................................... 48

4.3 以 Ping 为例的流表操作 .............................................................................................................. 50

4.4 以故障切换为例的流表修改 ....................................................................................................... 56

第五章 OpenFlow 数据包详细说明 ......................................................................................................... 60

5.1 OpenFlow 数据包概要 ................................................................................................................. 60

控制器-至-交换机 ...................................................................................................................... 60

Asynchronous .............................................................................................................................. 60

异步............................................................................................................................................. 60

Symmetric ................................................................................................................................... 60

对称............................................................................................................................................. 60

5.2 数据包概述 ................................................................................................................................... 60

5.3 数据包详细信息 ........................................................................................................................... 62

5.3.1 通用协议数据头格式 ........................................................................................................ 62

5.3.2 Hello 数据包 ...................................................................................................................... 63

5.3.3 Error 数据包 ...................................................................................................................... 63

5.3.4 Echo 请求数据包 ............................................................................................................... 67

5.3.5 echo 响应数据包 ............................................................................................................... 68

5.3.6 各厂商数据包 .................................................................................................................... 68

5.3.7 特征请求 ............................................................................................................................ 68

5.3.8 特征响应 ............................................................................................................................ 69

5.3.9 获取配置请求 .................................................................................................................... 77

5.3.10 获取配置响应 .................................................................................................................. 77

5.3.11 设置配置.......................................................................................................................... 78

5.3.12 Packet-In .......................................................................................................................... 78

5.3.13 流移除通知 ...................................................................................................................... 80

5.3.14 端口状态通知 .................................................................................................................. 85

5.3.15 数据包输出 ..................................................................................................................... 86

5.3.16 流修改.............................................................................................................................. 93

5.3.17 端口修改.......................................................................................................................... 95

5.3.18 统计请求 ......................................................................................................................... 96

5.3.19 状态响应.......................................................................................................................... 97

5.3.20 Barrier 请求 ..................................................................................................................... 99

5.3.21 Barrier 响应 ..................................................................................................................... 99

5.3.22 队列获取配置请求 ........................................................................................................ 100

5.3.23 队列获取配置响应 ........................................................................................................ 100

第六章 Vxlan 介绍 .................................................................................................................................... 102

6.1 当前服务器虚拟化设计的难题 ................................................................................................. 102

有限的 VLAN 范围 .................................................................................................................... 102

虚拟机操作 ............................................................................................................................... 102

TOR 交换机的地址表 ............................................................................................................... 103

多租户....................................................................................................................................... 103

6.2 VXLAN 概述 ................................................................................................................................. 103

- VNI（虚拟网络标识符）： ................................................................................................... 104

- VTEP（VXLAN Tunnel End Point）： ..................................................................................... 104

虚拟机对虚拟机的流量包 ....................................................................................................... 104

VXLAN 实现的具体方法 ........................................................................................................... 104

6.3 个案研究 ..................................................................................................................................... 106

6.4 VxLAN 数据包 ............................................................................................................................. 108

6.4.1 VxLAN 数据头 .................................................................................................................. 108

6.4.2 外部 UDP 数据头 ............................................................................................................ 109

6.4.3 外部 IP 数据头 ................................................................................................................ 109

6.4.4 Outer Ethernet Header .................................................................................................... 110

6.4.5 内部以太网数据头和有效负载 ...................................................................................... 110

参考书目 .................................................................................................................................................. 111