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1、OpenFlow協(xié)議分析2015.12.23江蘇省未來網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院提綱1OpenFlow協(xié)議概述2OpenFlow1.0協(xié)議介紹3OpenFlow協(xié)議演進(jìn)OpenFlow概述?最早由Stanford大學(xué)的NickMcKeown教授等研究人員在2008年4月發(fā)表的論文OpenFlow:EnablingInnovationinCampusNetworks中提出–提出控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的架構(gòu)，將控制邏輯從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備盒子中引出來，供研究者對(duì)其進(jìn)行任意的編程從而實(shí)現(xiàn)新型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、拓?fù)浼軜?gòu)而無需改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身?當(dāng)前，OpenFlowSwitchSpeci
2、fication規(guī)范由ONF（OpenNetworkingFoundation）主導(dǎo)，獲得業(yè)界眾多支持–ONF成立于2011年，倡導(dǎo)“用戶驅(qū)動(dòng)”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)，致力于推動(dòng)SDN的標(biāo)準(zhǔn)化，其愿景是使得基于OpenFlow的SDN成為網(wǎng)絡(luò)新標(biāo)準(zhǔn)基于OpenFlow協(xié)議的軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器：控制器知道所有網(wǎng)絡(luò)信息，負(fù)責(zé)指揮設(shè)備如何工作交換機(jī)：交換機(jī)不知道任何網(wǎng)絡(luò)信息，只會(huì)按照控制器的指揮工作軟件定義網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間不運(yùn)行任何協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)表由控制器配置生成?？刂破髋c網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過OpenFlow協(xié)議來互相通信軟件定義網(wǎng)絡(luò)的平面劃分SDN
3、網(wǎng)絡(luò)分為兩張網(wǎng)1、數(shù)據(jù)網(wǎng)(數(shù)據(jù)平面)：Traffic2、信令網(wǎng)(控制平面)：OpenFlowProtocol控制器OpenFlowOpenFlow終端終端OpenFlow發(fā)展歷史?自2009年12月發(fā)布第一個(gè)版本（v1.0）以來，已經(jīng)有多個(gè)版本的OpenFlow規(guī)范（OF）被發(fā)布2011年2月2012年4月2013年4月2014年12月OF1.1:定義OF1.3.0:拓OF1.3.2:改OF1.5.0進(jìn)MPLS、多表Pipeline，撲發(fā)現(xiàn)，測(cè)multipart等微支持標(biāo)簽/隧試流程，測(cè)小改動(dòng)道,多路徑試集....2009年12月2011年1
4、2月2012年9月2013年10月OF1.0：基OF1.2:TLVOF1.3.1:提OF1.4.0:改本協(xié)議,十二變長表項(xiàng)消升了版本協(xié)善控制平面元組，動(dòng)作息，支持商能力.功能.IPv6基本匹配OpenFlow的問題一覽轉(zhuǎn)發(fā)性能版本兼容流表規(guī)模OpenFlow？控制器安全性容量可靠性O(shè)penFlow的問題新協(xié)議的設(shè)計(jì)嚴(yán)重依賴于OF協(xié)議中的匹配字段，而現(xiàn)有OpenFlow僅能是基于現(xiàn)有協(xié)議字段，且越來越臃腫OpenFlow的問題?隨著軟件定義網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自身發(fā)展，OpenFlow需要支持越來越多的協(xié)議和報(bào)文處理方式–數(shù)據(jù)中心的V
5、XLAN、NVGRE和STT等網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)–NFV網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)–網(wǎng)絡(luò)安全以及監(jiān)控和診斷?即便是針對(duì)常用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，如TCP協(xié)議，OpenFlow也不能對(duì)其頭部的任意域進(jìn)行匹配和處理–防火墻中，很多場(chǎng)景需要對(duì)TCP某些狀態(tài)位進(jìn)行特定的報(bào)文處理動(dòng)作?上述這些，目前的OpenFlow協(xié)議是都無法支持?如何能實(shí)現(xiàn)SDN倡導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)靈活可編程理念？–演進(jìn)：P4、POF新型SDN數(shù)據(jù)平面技術(shù)——P4之一P4:ProgrammingProtocol-IndependentPacketProcessors?P4項(xiàng)目由眾多SDN締造者創(chuàng)建?致力于協(xié)議無關(guān)的
6、網(wǎng)絡(luò)編譯語言和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)–Protocolindependent?自定義匹配字段–Packetprocessor?定義表的能力與包處理流程–Programming?一切硬件能力開放給用戶新型SDN數(shù)據(jù)平面技術(shù)——P4之二?P4采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)–P4語言：抽象封裝語句，任意組合描述流信息和處理動(dòng)作–TDG（TableDependencyGraphs）：將P4語言翻譯映射到硬件switch上–向上支持不同的APP軟件，向下支持不同的硬件?使網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者不需要懂交換設(shè)備和芯片，就可以像使用高級(jí)編程語言一樣，通過書寫語句和編譯來開發(fā)業(yè)務(wù)APP、配置網(wǎng)絡(luò)、
7、創(chuàng)建新協(xié)議新型SDN數(shù)據(jù)平面技術(shù)——POF之一?POF（ProtocolObliviousForwarding）項(xiàng)目由華為公司創(chuàng)建?面向協(xié)議無關(guān)的SDN底層平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)處理器芯片–表項(xiàng)查找匹配key使用{offset，length，value}，而不用具體協(xié)議字段–命令/動(dòng)作，也采用{offset，length，value}，而不用具體協(xié)議字段–靈活自由添加新協(xié)議、定義報(bào)文新動(dòng)作，無需經(jīng)過國際標(biāo)準(zhǔn)組織和廠商支持–固定功能的NP芯片，通過微碼編寫{offset，length，value}通配符適配驅(qū)動(dòng)，成為通用芯片{12B,2B}是否是IPv4=
8、0x0800?用DIP字段用字段{30B,4B}查找FIB表做查找TTL減1{22B,1B}減1結(jié)果寫入更新checksum{24B,2B}新型SDN數(shù)據(jù)平面技術(shù)—
