OpenFlow是一種新型的網絡協議，它是控制器和交換機之間的標準協議。自2009年底發佈1.0版本後，OpenFlow協議又經歷了1.1、1.2、1.3及1.4版本的演進過程，目前使用和支持最多的是1.0和1.3版本。OpenFlow1.3在1.0版的基礎上進一步優化及升級，其中添加了很多新的特性及消息，如支持多個流表（flow table）、組表（group table），支持多控制器等。一個流表中包含多個流表項，OpenFlow v1.3中流表項主要由7部分組成，分別是匹配域（用來識別該條表項對應的flow）、優先級（定義流表項的優先順序）、計數器（用於保存與條目相關統計信息），指令（匹配表項後需要對數據分組執行的動作）、Timeouts、Cookie、Flags，如下圖所示。
與OpenFlow v1.0不同的是，OpenFlow v1.3協議中一臺OF交換機會有多張流表。具體匹配流程如下圖所示。
當 一 個 數據包到達交換機 ， 從數據包中提取匹配字段從第 一 個流表 開始 查找 匹配 ， 匹配字段 取 決於數據 包 的類 型 ， 通常 包括各種 數 據包 的 頭字段 ， 例如 以 太 網 源地 址或 ＩＰｖ４ 目 的地 地址 等 ， 此 外 ， 還可 以 對 數據 包 關 聯的 字段 （ 如 交換 機 １ ４ 的入端 口 等 ） 進行 匹配 。 如果 數據包和流表項匹配成功 ， 則 更 新計數器並執 行流 表項 中 的 指令。 如果該流表 項使用 ＧＯＴＯ 指令指 向 了 某一 其他流表 ， 則執行完本次指令的數據包以及動作集、元數據等信息轉到ＧＯＴＯ 指令指 向 的 流表進行 下 一 步 的 匹 配（也就是圖中的 跳轉到Table n？）； 若 未指 向 另 一 流表則執行動作集 ， 此時流水線處理成功。 如果在 某 個流表 中 並 未 匹配成 功 ， 則 查找該 流表中 是否存在 ｔａｂｌ ｅ － ｍｉ ｓ ｓ 流表項 （ 流 表 中 的 ｔ ａｂｌ ｅ－ ｍｉ ｓｓ 流表項 指定如 何 處理未 匹 配成功 的 數據包 ） ， 如 果存在 ｔ ａｂ ｌ ｅ － ｍｉ ｓ ｓ 流 表 項 ， 則 按該流表項中 的 指令執行 ， 如丟棄 數據包 、 將數據包 轉到 另 外 一 個 流表 或者發送給控制器（即通過Packet_In消息傳遞給控制器，由控制器制定數據包的轉發策略而後通過Packet_Out消息下發流表給交換機） 等； 如果在 流表 中 並未 匹配成 功並且該流表項 中 不存在 ｔａｂｌ ｅ－ ｍｉ ｓｓ 流 表項， 那麼 交換機將會丟棄該 數據 包。
Ｏｐｅ ｎＦｌｏ ｗ 協議在工作 中 使用 ＧＯＴＯ 指令從一 張流錶轉 到另 一 張流表 ， 該技 術被稱 爲 多級 流表技術 。
SDN控制器的路由原理：OpenFlow協議定義了交換機在報文匹配失敗時向控制器申請流表的方法，當交換機收到一個不能被當前流表各條流匹配的數據包時，通過將失配報文的相關信息封裝在Packet-In消息中發送給控制器，讓控制器知曉報文失配情況，由控制器通過Flow-Mod等消息向交換機安裝新流表。