OpenFlow通信流程解读
前言
接触了这么久的SDN，OpenFlow协议前前后后也读过好多遍，但是一直没有时间总结一下自己的一些见解。现在有时间了，就写一写自己对OpenFlow协议通信流程的一些理解。SDN中Switch和controller
在SDN中很重要的两个实体是Switch跟Controller。Controller在网络中相当于上帝，可以知道网络中所有的消息，可以给交换机下发指令。Switch就是一个实现Controller指令的实体，只不过这个交换机跟传统的交换机不一样，他的转发规则由流表指定，而流表由控制器发送。
switch组成与传统交换机的差异
switch组成
switch由一个Secure Channel和一个flow table组成，of1.3之后table变成多级流表，有256级。而of1.0中table只在table0中。
∙Secure Channel是与控制器通信的模块，switch和controller之间的连接时通过socket 连接实现。
∙Flow table里面存放这数据的转发规则，是switch的交换转发模块。数据进入switch 之后，在table中寻找对应的flow进行匹配，并执行相应的action，若无匹配的flow 则产生packet_in（后面有讲）
of中sw与传统交换机的差异
∙匹配层次高达4层，可以匹配到端口，而传统交换机只是2层的设备。
∙运行of协议，实现许多路由器的功能，比如组播。
∙求补充！！（如果你知道，请告诉我，非常感谢！）
OpenFlow的switch可以从以下方式获得
∙实体of交换机，目前市场上有一些厂商已经制造出of交换机，但是普遍反映价格较贵！性能最好。
∙在实体机上安装OVS，OVS可以使计算机变成一个OpenFlow交换机。性能相对稳定。
∙使用mininet模拟环境。可以搭建许多交换机，任意拓扑，搭建拓扑具体教程本博客有一篇。性能依赖虚拟机的性能。
controller组成
控制器有许多种，不同的语言，如python写的pox,ryu，如java写的floodlight等等。从功能层面controller分为以下几个模块：
∙底层通信模块：OpenFlow中目前controller与switch之间使用的是socket连接，所以控制器底层的通信是socket。
∙OpenFlow协议。socket收到的数据的处理规则需按照OpenFlow协议去处理。
∙上层应用：根据OpenFlow协议处理后的数据，开发上层应用，比如pox中就l2_learning,l3_learning等应用。更多的应用需要用户自己去开发。
OpenFlow通信流程
以下教程环境为：mininet+自编简单控制器+scapy封装
建立连接
首先启动mininet，mininet会自行启动一个default拓扑，你也可以自己建立你的拓扑。sw 建立完成之后，会像controllerIP:controllerport发送数据。
controller启动之后，监听指定端口，默认6633，但是好像以后的都改了，因为该端口被其他协议占用。
3次握手之后，建立连接，这个是底层的通信，是整一套系统的基础设施。
OFPT_HELLO
创建socket之后，sw跟controller会彼此发送hello数据包。
∙目的：协议协商。
∙内容：本方支持的最高版本的协议
∙成果：使用双方都支持的最低版本协议。
∙成功：建立连接
∙失败：OFPT_ERROR (TYPE:OFPT_HELLO_FAILED,CODE =0),终止连接。
OFPT_ERROR
说到OFPT_ERROR,我们不妨先了解一下。
如TYPE:0 CODE:0为：OFPHFC_INCOMPATIBLE
具体对应的关系，请自行查看OF协议。
OFPT_ECHO
∙分类：对称信息OFPT_ECHO_REQUEST, OFPT_ECHO_REPLY
∙作用：查询连接状态，确保通信通畅。
当没有其他的数据包进行交换时，controller会定期循环给sw发送OFPT_ECHO_REQUEST。OFPT_FEATURES
当sw跟controller完成连接之后，控制器会向交换机下发OFPT_FEATYRES_REQUEST的数据包，目的是请求交换机的信息。
∙发送时间：连接建立完成之后
∙发送数据：OFPT_FEATURES_REQUEST
∙对称数据：OFPT_FEATURES_REPLY
∙目的：获取交换机的信息
OFPT_FEATURES_REQUEST
∙TYPE=5
∙Without data
OFPT_FEATURES_REPLY
∙TYPE =6
∙[0:8]为header
∙[8:32]长度24byte为sw的features
features里面提取相关的信息，如dpid,port_no，等在整个通信过程中多次被用到的重要数据。所以，对这两个数据结构了然于心，对于研究OpenFlow来说，至关重要。每一次交换机连到控制器，都会收到控制器的features_request,当sw将自己的features回复给控制器之后，控制器就对交换机有了一个全面的了解，从而为后面的控制提供的控制信息。
OFPT_PACKET_IN
在控制器获取完交换机的特性之后，交换机开始处理数据。
对于进入交换机而没有匹配流表，不知道如何操作的数据包，交换机会将其封装在packet_in 中发给controller。包含在packet_in中的数据可能是很多种类型，arp和icmp是最常见的类型。
当然产生packet_in的原因不止一种，产生packet_in的原因主要有一下两种：∙OFPR_NO_MATCH
∙OFPR_ACTION
无法匹配的数据包会产生packet_in,action也可以指定将数据包发给packet_in,也就是说我们可以利用这一点，将需要的数据包发给控制器。
packet_in事件之后，一般会触发两类事件：
∙packet_out
∙flow_mod
如果是广播包，如arp，控制器一般会将其包装起来，封装成packet_out数据包，将其发给交换机，让其flood,flood操作是将数据包往除去in_port以外的所有端口发送数据包。OFPT_PACKET_OUT
很多人不是特别了解packet_out的作用。
∙作用：通过控制器发送交换机希望发送的数据
∙例子：当一个没有匹配上流表项的数据上报控制器时，控制器可以下发packet_out，指定交换机对该数据包做泛洪或丢弃动作。
当packet_out中的buffer_id=-1时，指明该数据并不在交换机的buffer中，而在packet_out 的data。当buffer_id不为-1时，指明要操作的数据包是交换机中该buffer_id的数据。