任務目的
1、初步瞭解OpenFlow協議的三大消息類型，並着重學習Flow-Mod消息。
2、進一步鞏固抓包工具Wireshark的使用方法，通過抓包詳細分析Flow-Mod消息。
任務環境
| 設備名稱 | 軟件環境（鏡像） | 硬件環境 |
|---|---|---|
| 控制器 | Ubuntu 14.04桌面版 Floodlight 1.0 |
CPU：1核 內存：2G 磁盤：20G |
| 主機 | Ubuntu 14.04桌面版 Mininet 2.2.0 |
CPU：1核 內存：2G 磁盤：20G |
注：系統默認的賬戶爲root/root@openlab，openlab/user@openlab。
任務內容
1、通過Flow-Mod消息對流表進行添加、刪除、變更設置等操作。
2、使用Wireshark工具捕獲OpenFlow數據包，瞭解、學習Flow-Mod消息。
實驗原理
OpenFlow 協議支持3種消息類型：Controller-to-Switch（控制器—交換機）、Asynchronous（異步）和Symmetric（對稱），每一類消息又有多個子消息類型。
1、 Controller-Switch（控制器—交換機）消息，這類消息由控制器發起，包括Features、Configuration、Modify-State、Read-State、Send-Packet、Barrier等幾類消息，用於對OF交換機的管理。
2、 Asynchronous（異步）消息，這類消息用來將網絡事件或交換機狀態的變化更新到控制器。主要包括4種子類型：Packet-in、Flow-Removed、Port-status和Error消息。
3、 Symmetric（同步）消息與前兩類消息有所不同，Symmetric類的消息可由控制器或者OF交換機中的任意一側發起，這類消息包括以下3種類型：Hello、Echo和Vendor。
Modify-State消息是OpenFlow消息中最爲重要的消息類型，控制器通過Port-mod消息用來管理端口狀態，通過Flow-mod消息增刪交換機的流表項，考慮到流表在OpenFlow的重要意義，在此針對Flow-mod消息進行詳盡分析。
圖1是Flow-mod消息的具體格式，前4個字段是OpenFlow消息的通用報頭。wildcard表示匹配時12元組的掩碼位，被掩蓋掉的元組不參加匹配。中間部分從in_port到tp_dst字段說明了流表項12元組的信息，其中的pad負責對齊佔位，不代表任何意義。cookie字段在處理數據分組時不會用到，控制器通過cookie來過濾流的統計信息。command字段表示對流表的操作，包括增加（Add）、刪除（Delete）、修改（Modify）等。idle_time和hard_time給出了該流表項的生存時間，其中idle_time表示當這條流表項在這段時間內沒有匹配到數據分組，則該流表項失效，hard_time表示自流表項下發後只要過了這段時間即刻失效；兩者同時設置時，以先到的生存時間爲準；兩者同時爲0時，流表項不會自動失效。priority（優先級）字段的設置參考流表匹配那一小節，原則上優先級越高，所屬的Table號就越小。buffer_id表示對應Packet-in消息的buffer_id。out_port僅在command爲Delete或者Delete Strict時有效，表明當某表項不僅匹配了Flow-mod中給出的12元組，且轉發動作中指定端口等於該out_port的動作時才予以刪除，即對刪除操作的一種額外限制。flags字段爲標誌位，OpenFlow v1.0中包括3項：OFPFF_SEND_FLOW_REM（流表失效時是否向控制器發送Flow-removed消息），OFPFF_CHECK_OVERLAP（交換機是否檢測流表衝突），OFPFF_EMERG（該流表項將被存於Emergency Flow Cache中，僅在交換機處於緊急模式時生效）。消息中最後的actions數組是對動作表的描述actions[0]即代表其中第一個動作。
圖1 OpenFlow v1.0中的Flow-mod消息格式
實驗步驟
一、實驗環境檢查
步驟1 登錄控制器，查看控制器IP。桌面版鏡像可以通過雙擊桌面上的“Terminal”圖標打開命令終端，也可以使用Ctrl+Alt+t快捷方式打開命令終端，如下圖所示。
步驟2 登錄Mininet所在主機，查看Mininet的IP，如下圖所示。
二、Flow-Mod消息解析
- 場景一 控制器自動下發流表
步驟1 登錄Floodlight控制器，啓動抓包工具Wireshark，捕獲控制器與交換機建立連接後，控制器自動發送給交換機的flow_mod消息。執行以下命令：
$ sudo wireshark
步驟2 雙擊eth0網卡，查看eth0網卡上數據包收發情況，如下圖所示。
步驟3 登錄Mininet虛擬機，執行以下命令啓動Mininet。
通過“—controller”參數設置Mininet連接遠程控制器，並指定控制器的IP和端口號。
$ sudo mn --controller=remote,ip=30.0.1.3,port=6633 --switch=ovsk,protocols=OpenFlow13
步驟4 登錄Floodlight控制器，停止Wireshark，觀察數據包列表。
可以看出控制器發送的第一條flow_mod消息就是刪除交換機中的流表項。這條flow_mod消息中table-id設爲OFPTT_ALL，表明匹配的流表項將都會被刪除。Commend顯示爲DELETE，Commend表示對流表進行的操作，具體包括五種操作類型：ADD、DELETE、DELETE‐STRICT、MODIFY、MODIFY‐STRICT，當Commend爲DELETE就代表刪除所有符合一定條件的流表項，如下圖所示。
步驟5 發送完DELETE類型的消息後，控制器會發送ADD類型的flow_mod消息來添加新的流表項。
ADD消息可以分爲三部分：openflow主體部分、match部分、instruction部分，其中instruction部分可以省略。match部分是匹配條件，instruction部分是指令，當一個數據包滿足匹配條件就會執行instruction中的指令。控制器發送的add消息中action爲output，而output的端口是controller，也就是說讓交換機將符合匹配要求的數據包都轉發給控制器，如下圖所示。
- 場景二 手動下發流表
步驟1 登錄Floodlight控制器，啓動Wireshark。
說明：控制器自動發送的flow_mod消息通常就是以上兩種，爲了進一步瞭解flow_mod消息，可以通過手動添加、刪除流表項觸發flow_mod消息。
步驟2 在控制器中再打開一個Terminal，輸入以下命令獲取交換機DPID。
其中：127.0.0.1是控制器所在的IP，8080是floodlightRest Api的端口。
$ curl http://127.0.0.1:8080/wm/core/controller/switches/json
說明：Floodlight控制器將自己的API通過Rest Api的形式向外暴露，用戶可以通過Floodlight的Rest Api來向Floodlight請求交換機信息，添加、刪除、查看流表項等。
步驟3 執行以下命令添加流表項。
其中switch的值就是上面獲取到的DPID，name是流表項的名稱，需要注意name的值必須是唯一的。priority是流表項的優先級，默認值是32767，最大值也是32767。以第二條命令爲例，可以理解爲“將交換機port1端口接收到的數據包都從port2轉發出去”。
$ curl -X POST -d '{"switch":"00:00:00:00:00:00:00:01", "name":"ovs1", "cookie":"0", "priority":"34","in_port":"2","active":"true","actions":"output=1"}' http://127.0.0.1:8080/wm/staticflowpusher/json
$ curl -X POST -d '{"switch":"00:00:00:00:00:00:00:01", "name":"ovs2", "cookie":"0", "priority":"35","in_port":"1","active":"true","actions":"output=2"}' http://127.0.0.1:8080/wm/staticflowpusher/json
步驟4 查看flow_mod消息，從priority可以看出這個第二條流表項，Commend爲ADD。匹配條件是in_port爲1，對應的動作是output到端口2，如下圖所示。
步驟5 執行以下命令刪除流表項“ovs1”。
$ curl -X DELETE -d '{"name":"ovs1"}' http://127.0.0.1:8080/wm/staticflowpusher/json
步驟6 查看對應的flow_mod消息，Commend是DELETE_STRICT，DELETE_STRICT類型消息表示刪除某一條指定的流表項。該消息表明刪除的流表項的priority是34，匹配條件是in_port爲2，如下圖所示。
步驟7 執行以下命令修改流表項“ovs2”。
如果修改名稱、優先級、匹配條件等字段，就會被認爲是添加新的流表項。如果只是修改actions，則是修改流表項。
$ curl -X POST -d '{"switch":"00:00:00:00:00:00:00:01", "name":"ovs2", "cookie":"0", "priority":"35","in_port":"1","active":"true","actions":"output=3"}' http://127.0.0.1:8080/wm/staticflowpusher/json
