任务目的
1、初步了解OpenFlow协议的三大消息类型，并着重学习Flow-Mod消息。
2、进一步巩固抓包工具Wireshark的使用方法，通过抓包详细分析Flow-Mod消息。
任务环境
| 设备名称 | 软件环境（镜像） | 硬件环境 |
|---|---|---|
| 控制器 | Ubuntu 14.04桌面版 Floodlight 1.0 |
CPU：1核 内存：2G 磁盘：20G |
| 主机 | Ubuntu 14.04桌面版 Mininet 2.2.0 |
CPU：1核 内存：2G 磁盘：20G |
注：系统默认的账户为root/root@openlab，openlab/user@openlab。
任务内容
1、通过Flow-Mod消息对流表进行添加、删除、变更设置等操作。
2、使用Wireshark工具捕获OpenFlow数据包，了解、学习Flow-Mod消息。
实验原理
OpenFlow 协议支持3种消息类型：Controller-to-Switch（控制器—交换机）、Asynchronous（异步）和Symmetric（对称），每一类消息又有多个子消息类型。
1、 Controller-Switch（控制器—交换机）消息，这类消息由控制器发起，包括Features、Configuration、Modify-State、Read-State、Send-Packet、Barrier等几类消息，用于对OF交换机的管理。
2、 Asynchronous（异步）消息，这类消息用来将网络事件或交换机状态的变化更新到控制器。主要包括4种子类型：Packet-in、Flow-Removed、Port-status和Error消息。
3、 Symmetric（同步）消息与前两类消息有所不同，Symmetric类的消息可由控制器或者OF交换机中的任意一侧发起，这类消息包括以下3种类型：Hello、Echo和Vendor。
Modify-State消息是OpenFlow消息中最为重要的消息类型，控制器通过Port-mod消息用来管理端口状态，通过Flow-mod消息增删交换机的流表项，考虑到流表在OpenFlow的重要意义，在此针对Flow-mod消息进行详尽分析。
图1是Flow-mod消息的具体格式，前4个字段是OpenFlow消息的通用报头。wildcard表示匹配时12元组的掩码位，被掩盖掉的元组不参加匹配。中间部分从in_port到tp_dst字段说明了流表项12元组的信息，其中的pad负责对齐占位，不代表任何意义。cookie字段在处理数据分组时不会用到，控制器通过cookie来过滤流的统计信息。command字段表示对流表的操作，包括增加（Add）、删除（Delete）、修改（Modify）等。idle_time和hard_time给出了该流表项的生存时间，其中idle_time表示当这条流表项在这段时间内没有匹配到数据分组，则该流表项失效，hard_time表示自流表项下发后只要过了这段时间即刻失效；两者同时设置时，以先到的生存时间为准；两者同时为0时，流表项不会自动失效。priority（优先级）字段的设置参考流表匹配那一小节，原则上优先级越高，所属的Table号就越小。buffer_id表示对应Packet-in消息的buffer_id。out_port仅在command为Delete或者Delete Strict时有效，表明当某表项不仅匹配了Flow-mod中给出的12元组，且转发动作中指定端口等于该out_port的动作时才予以删除，即对删除操作的一种额外限制。flags字段为标志位，OpenFlow v1.0中包括3项：OFPFF_SEND_FLOW_REM（流表失效时是否向控制器发送Flow-removed消息），OFPFF_CHECK_OVERLAP（交换机是否检测流表冲突），OFPFF_EMERG（该流表项将被存于Emergency Flow Cache中，仅在交换机处于紧急模式时生效）。消息中最后的actions数组是对动作表的描述actions[0]即代表其中第一个动作。
图1 OpenFlow v1.0中的Flow-mod消息格式
实验步骤
一、实验环境检查
步骤1 登录控制器，查看控制器IP。桌面版镜像可以通过双击桌面上的“Terminal”图标打开命令终端，也可以使用Ctrl+Alt+t快捷方式打开命令终端，如下图所示。
步骤2 登录Mininet所在主机，查看Mininet的IP，如下图所示。
二、Flow-Mod消息解析
- 场景一 控制器自动下发流表
步骤1 登录Floodlight控制器，启动抓包工具Wireshark，捕获控制器与交换机建立连接后，控制器自动发送给交换机的flow_mod消息。执行以下命令：
$ sudo wireshark
步骤2 双击eth0网卡，查看eth0网卡上数据包收发情况，如下图所示。
步骤3 登录Mininet虚拟机，执行以下命令启动Mininet。
通过“—controller”参数设置Mininet连接远程控制器，并指定控制器的IP和端口号。
$ sudo mn --controller=remote,ip=30.0.1.3,port=6633 --switch=ovsk,protocols=OpenFlow13
步骤4 登录Floodlight控制器，停止Wireshark，观察数据包列表。
可以看出控制器发送的第一条flow_mod消息就是删除交换机中的流表项。这条flow_mod消息中table-id设为OFPTT_ALL，表明匹配的流表项将都会被删除。Commend显示为DELETE，Commend表示对流表进行的操作，具体包括五种操作类型：ADD、DELETE、DELETE‐STRICT、MODIFY、MODIFY‐STRICT，当Commend为DELETE就代表删除所有符合一定条件的流表项，如下图所示。
步骤5 发送完DELETE类型的消息后，控制器会发送ADD类型的flow_mod消息来添加新的流表项。
ADD消息可以分为三部分：openflow主体部分、match部分、instruction部分，其中instruction部分可以省略。match部分是匹配条件，instruction部分是指令，当一个数据包满足匹配条件就会执行instruction中的指令。控制器发送的add消息中action为output，而output的端口是controller，也就是说让交换机将符合匹配要求的数据包都转发给控制器，如下图所示。
- 场景二 手动下发流表
步骤1 登录Floodlight控制器，启动Wireshark。
说明：控制器自动发送的flow_mod消息通常就是以上两种，为了进一步了解flow_mod消息，可以通过手动添加、删除流表项触发flow_mod消息。
步骤2 在控制器中再打开一个Terminal，输入以下命令获取交换机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
说明：Floodlight控制器将自己的API通过Rest Api的形式向外暴露，用户可以通过Floodlight的Rest Api来向Floodlight请求交换机信息，添加、删除、查看流表项等。
步骤3 执行以下命令添加流表项。
其中switch的值就是上面获取到的DPID，name是流表项的名称，需要注意name的值必须是唯一的。priority是流表项的优先级，默认值是32767，最大值也是32767。以第二条命令为例，可以理解为“将交换机port1端口接收到的数据包都从port2转发出去”。
$ 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
步骤4 查看flow_mod消息，从priority可以看出这个第二条流表项，Commend为ADD。匹配条件是in_port为1，对应的动作是output到端口2，如下图所示。
步骤5 执行以下命令删除流表项“ovs1”。
$ curl -X DELETE -d '{"name":"ovs1"}' http://127.0.0.1:8080/wm/staticflowpusher/json
步骤6 查看对应的flow_mod消息，Commend是DELETE_STRICT，DELETE_STRICT类型消息表示删除某一条指定的流表项。该消息表明删除的流表项的priority是34，匹配条件是in_port为2，如下图所示。
步骤7 执行以下命令修改流表项“ovs2”。
如果修改名称、优先级、匹配条件等字段，就会被认为是添加新的流表项。如果只是修改actions，则是修改流表项。
$ 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
