1-3 软件定义网络控制器及OpenvSwitch

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软件定义网络中的SDN控制器与交换机通信协议(Ⅰ)

软件定义网络中的SDN控制器与交换机通信协议(Ⅰ)

随着网络技术的不断发展,软件定义网络(SDN)已经成为当今网络领域的热门话题。

SDN的核心理念是将网络的控制和数据转发平面分离开来,通过集中式的控制器来管理整个网络。

而在SDN中,控制器与交换机之间的通信协议则是至关重要的一环。

本文将针对SDN控制器与交换机通信协议展开讨论。

SDN控制器是SDN网络中的核心,它负责制定网络策略、配置交换机和路由器,以及处理网络中的各种事件。

为了实现这些功能,控制器需要与交换机进行通信。

SDN控制器与交换机之间的通信协议有多种选择,其中最为常用的协议包括OpenFlow、NETCONF和OVSDB。

OpenFlow是SDN中最为经典的通信协议。

它定义了控制器与交换机之间的通信接口,使得控制器能够向交换机下发流表项,从而实现对数据包的转发控制。

OpenFlow协议的灵活性和可扩展性使得它成为SDN网络中最为主流的通信协议之一。

不过,需要注意的是,OpenFlow协议并不是唯一的选择,还有其他的通信协议可以用于控制器与交换机之间的通信。

NETCONF是一种面向网络设备的配置管理协议,它可以实现网络设备的动态配置和管理。

在SDN中,NETCONF协议可以用于控制器与交换机之间的通信。

通过NETCONF协议,控制器可以向交换机下发配置指令,实现对网络设备的管理和控制。

相比于OpenFlow协议,NETCONF协议更加注重网络设备的配置和管理,适用于一些特定的场景。

除了OpenFlow和NETCONF,OVSDB也是SDN控制器与交换机之间的通信协议之一。

OVSDB是Open vSwitch数据库协议的缩写,它定义了控制器与OpenvSwitch之间的通信接口。

通过OVSDB协议,控制器可以向Open vSwitch下发配置指令,实现对Open vSwitch的管理和控制。

OVSDB协议通常用于OpenStack等开源云平台中,适用于云环境下的SDN网络。

总的来说,SDN控制器与交换机之间的通信协议有多种选择,每种协议都有其适用的场景和特点。

计算机网络技术软件定义网络(SDN)培训资料

计算机网络技术软件定义网络(SDN)培训资料

Overlay层:

在物理网络基础上进行网络虚拟化

对用户端来说与普通二层网络无异
VTEP Local LAN
Leaf
三层/二层/ISP/NAT
VXLAN隧道
用户端A
二层LAN
VXLAN隧道
用户端B
Host 1_192.168.1.1/24
Host 2_192.168.1.2/24
3、SDN案例
• 当前网络更侧重于基础物理建设,受到各类物理条件制约,难以适应云计算 上业务的快速部署
VxLAN 帧格式
Outer Mac Header
Outer IP Header
UDP Header
VXLAN Header
FCOSriginal L2 Frame
14 Byte (4 bytes optional)
20 Bytes
8 Bytes
FCS 8 Bytes
Dst. MAC Addr.
Src . MAC Addr. VLAN Type
0x8100 VLAN ID
Tag Ether Type
0x0800 IP Header Misc Data Protocol
0x11 Header Checksum Outer Src. IP
1、什么是软件定义网络(SDN)
SDN:一种实现网络虚拟化的架构
开放的可编程接口
Software Defined Network
统一集中控制 转发与控制分离
SDN转控分离架构
应用层
APP
北向接口(NBI) 控制层
RESTFUL接口、Netconf接口、CLI接口
SDN控制器(系统)
南向接口(SBI)

Openvswitch原理与代码分析(1):总体架构

Openvswitch原理与代码分析(1):总体架构

Openvswitch原理与代码分析(1):总体架构⼀、Opevswitch总体架构Openvswitch的架构⽹上有如下的图表⽰:每个模块都有不同的功能ovs-vswitchd 为主要模块,实现交换机的守护进程daemon在Openvswitch 所在的服务器进⾏ps aux 可以看到以下的进程root 1008 0.1 0.8 242948 31712 ? S<Ll Aug06 32:17 ovs-vswitchd unix:/var/run/openvswitch/db.sock -vconsole:emer -vsyslog:err -vfile:info --mlockall --no-chdir --log-file=/var/log/openvswitch/ovs-vswitchd.log --pidfile=/var/run/openvswitch/ovs-vswitchd.pid --detach --monitor注意这⾥ovs-vswitchd监听了⼀个本机的db.sock⽂件openvswitch.ko为Linux内核模块,⽀持数据流在内核的交换我们使⽤lsmod列举加载到内核的模块:~# lsmod | grep openvswitchopenvswitch 66901 0gre 13808 1 openvswitchvxlan 37619 1 openvswitchlibcrc32c 12644 2 btrfs,openvswitch既有Openvswitch.ko,也有ovsdb-server 轻量级数据库服务器,保存配置信息,ovs-vswitchd通过这个数据库获取配置信息通过ps aux可以看到如下进程root 985 0.0 0.0 21172 2120 ? S< Aug06 1:20 ovsdb-server /etc/openvswitch/conf.db -vconsole:emer -vsyslog:err -vfile:info --remote=punix:/var/run/openvswitch/db.sock --private-key=db:Open_vSwitch,SSL,private_key --certificate=db:Open_vSwitch,SSL,certificate --bootstrap-ca-cert=db:Open_vSwitch,SSL,ca_cert --no-chdir --log-file=/var/log/openvswitch/ovsdb-server.log --pidfile=/var/run/openvswitch/ovsdb-server.pid --detach –monitor可以看出,ovsdb-server将配置信息保存在conf.db中,并通过db.sock提供服务,ovs-vswitchd通过这个db.sock从这个进程读取配置信息。

13软件定义网络控制器及

13软件定义网络控制器及
随时监控和采集网络中SDN交换机的信息,及时反馈网络的设备 工作状态和链路连接状态 – 控制器通过定时地发送包含有LLDP数据包的Packet_out消息给 与其相连接的SDN交换机并根据反馈回来的Packet_in消息获知 交换机信息,监测交换机工作状态,完成网络拓扑视图更新
– 当SDN网络规模较大时,该机制会导致较慢的收敛过程,影响 网络情况的实时反馈;
客户端 (控制器)
服务器 (代理)
客户端 (控制器)
服务器 (代理)
4
目录
1 控制器核心技术 南向网络控制技术 北向业务支撑技术 东西向控制器扩展技术
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署(操作)
南向网络控制
控制器的网络控制技术主要包括通过南向接口协议进行链路发现、 拓扑管理、策略制定、表项下发等 – 链路发现和拓扑管理:控制器利用南向接口的上行通道对底层 交换设备上报信息进行统一监控和统计 – 策略制定和表项下发:控制器利用南向接口的下行通道对网络 设备实施统一控制
控制逻辑 转发管理 拓扑管理
配置管理 链接发现
控制器 集群管控
集群管理
控制器API
集群管理 业务应用
API
API
控制逻辑 转发管理 拓扑管理
配置管理 链接发现
本地NIB
设备管理API
OpenFlow
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
OF 交
状态报告
换 机
数据操作
全局NIB
本地NIB
设备管理API
OpenFlow
2 主流控制器介绍 3 Open vSwitch概述 4 Open vSwitch部署(操作)

open vswitch工作原理

open vswitch工作原理

Open vSwitch(OVS)是一种虚拟化的网络交换机,它是一个开源项目,旨在为虚拟化环境提供灵活的网络解决方案。

Open vSwitch最初是由Nicira Networks开发的,后来成为了一个独立的开源项目,并受到了广泛的关注和支持。

Open vSwitch能够在虚拟化环境中扮演网络交换机的角色,并支持各种网络虚拟化技术,例如VLAN、VXLAN、GRE等。

本文将介绍Open vSwitch的工作原理,包括其软件架构、数据平面和控制平面等方面的内容。

一、Open vSwitch的软件架构Open vSwitch的软件架构采用了模块化的设计,它包括数据平面和控制平面两部分。

其中,数据平面负责对数据包进行转发和处理,而控制平面则负责对数据平面进行配置和管理。

在Open vSwitch的软件架构中,数据平面和控制平面之间通过OpenFlow协议进行通信。

1. 数据平面数据平面是Open vSwitch中的核心部分,它负责处理和转发网络数据包。

数据平面由多个内部组件组成,其中最重要的组件是内核模块和用户态的ovs-vswitchd进程。

内核模块负责在内核空间中处理数据包,而ovs-vswitchd进程则负责在用户态中控制内核模块的行为。

数据平面还包括了一些其他组件,例如流表、端口组、虚拟交换机等。

2. 控制平面控制平面负责对数据平面进行配置和管理。

在Open vSwitch中,控制平面使用OpenFlow协议与数据平面进行通信。

通过OpenFlow协议,控制器可以向数据平面下发流表项,配置数据平面的行为。

除了OpenFlow控制器,Open vSwitch还支持其他控制平面的接入方式,例如OVSDB协议和管理接口等。

二、Open vSwitch的数据平面工作原理Open vSwitch的数据平面负责对网络数据包进行处理和转发。

它使用流表来管理数据包的转发行为,而ovs-vswitchd进程则负责根据流表对数据包进行处理。

openflow_nox详细参考资料总结

openflow_nox详细参考资料总结

这是我在学习中做的一个笔记文档,仅供大家参考目录目录 (1)第一章背景 (2)第二章理论基础 (3)2.1软件定义网络SDN (3)2.2 openflow网络架构 (4)2.2.1 openflow交换机 (4)2.2.2 openflow 控制器 (8)2.2.3 openflow 虚拟化 (8)2.3 安全通道 (9)2.3.1 OF协议 (9)2.3.2 建立连接 (10)2.3.3 连接中断 (11)2.3.4 加密 (11)2.3.5 生成树 (11)第三章实验环境搭建 (11)3.1 安装open vswitch (12)3.1.1 安装KVM (12)3.1.2 安装Openvswitch (13)3.1.3 配置网桥 (14)3.2 安装NOX网络操作系统及GUI (15)3.2.1 安装NOX (15)3.2.2 安装NOX-GUI (16)3.3 环境测试 (16)3.1.1 总体拓扑图展示 (16)3.3.2 运行controller (16)3.3.3 配置open vswitch (17)3.3.4 测试open switch 与controller 是否连通 (18)3.3.5 启动GUI监测 (19)第四章Open Flow分析 (19)4.1 重要的数据结构 (19)4.1.1 of协议头 (19)4.1.2交换机端口状态 (21)4.1.3 流匹配结构 (21)4.1.4 行为结构 (22)4.1.5流表操作 (22)4.1.6 表统计信息 (23)4.1.7 端口统计 (23)4.1.8 数据包进入 (24)4.1.9 发送数据包 (24)4.1.10 流表删除 (25)4.2 openflow设备定义以及基本操作 (25)4.3 OpenFow数据通路分析 (28)第五章NOX分析 (30)5.1 事件 (30)5.1.1 事件概念 (30)5.1.2 核心事件列表 (30)5.2 组件 (31)5.2.1 组件的概念 (31)5.2.2 基于python的组件实现原理 (31)5.2.3 流表创建实现原理 (32)5.2.4 组件的基本架构 (32)第六章python组件实例 (33)6.1 实例一解析packet_in 数据包 (33)6.2实例二数据通路重定向 (33)第七章GUI 组件实例 (36)7.1 GUI 简介 (36)7.2 NOX-GUI实现原理 (36)7.2.1 SNMP协议简介 (36)7.2.2 open vswitch SNMP实现 (36)7.2.3 NOX SNMP 实现 (39)第一章背景斯坦福大学的研究者于2008 年提出OpenFlow 技术,并逐渐推广SDN 概念。

软件定义网络的开源实现平台和工具介绍(Ⅰ)

软件定义网络的开源实现平台和工具介绍(Ⅰ)

软件定义网络的开源实现平台和工具介绍随着信息技术的不断发展,网络已经成为我们日常生活和工作中不可或缺的一部分。

在传统的网络架构中,网络设备的控制和数据转发是紧密耦合的,这就限制了网络的灵活性和创新性。

软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)作为一种新的网络架构,通过将网络设备的控制平面从数据转发平面中分离出来,使得网络能够更加灵活、可编程和可管理。

为了实现SDN,需要一些开源的实现平台和工具来帮助用户快速搭建SDN网络并进行管理和编程。

本文将介绍几种常用的软件定义网络的开源实现平台和工具。

1. OpenDaylightOpenDaylight是一个由Linux基金会主持的开源项目,旨在创建一个开放平台,以加速软件定义网络和网络功能虚拟化的发展。

OpenDaylight提供了丰富的SDN控制器功能,包括流表管理、拓扑发现、网络编程接口等。

它的模块化架构使得用户可以根据自己的需求选择和定制所需的功能模块,从而实现个性化的SDN网络。

2. ONOSONOS(Open Network Operating System)是一个由主导开发的开源SDN控制器平台。

它的目标是创建一个开放的、高性能的SDN控制器,以支持大规模的网络部署和多租户应用。

ONOS提供了丰富的网络编程接口和应用程序框架,使得开发者能够快速开发和部署自己的SDN应用。

3. RyuRyu是一个轻量级的SDN控制器平台,它基于Python语言开发,具有简单、灵活和可扩展的特点。

Ryu提供了丰富的模块和库,包括OpenFlow协议库、网络拓扑库、虚拟交换机库等,使得用户可以轻松地开发自己的SDN应用和控制逻辑。

4. MininetMininet是一个用于快速创建SDN网络的开源工具,它可以在一台普通的计算机上模拟出一个包括交换机、路由器和主机在内的完整的SDN网络环境。

Mininet支持OpenFlow协议,用户可以通过Python进行自定义的控制和编程,从而实现对SDN网络的快速测试和验证。

软件定义网络应用场景分析及实现

软件定义网络应用场景分析及实现

软件定义网络应用场景分析及实现随着信息技术的快速发展,网络已经成为了人们重要的交流和信息传递渠道。

而随着网络规模的不断扩大,传统的网络架构已经无法满足现代网络的需求。

传统网络架构需要通过硬件设备来实现网络功能的分发和控制,因此在网络规模不断扩大的情况下会面临非常大的难度。

为了解决传统网络架构的瓶颈问题,软件定义网络(SDN)应运而生。

软件定义网络是一种可以实现网络控制的技术,它可以把网络控制平面和数据平面分开,使得网络的控制更加灵活和可靠。

本篇文章将从SDN的应用场景和实现的角度来阐述SDN的优势和价值。

一、SDN的应用场景SDN可以在物理网络的控制上实现更加灵活和可靠的控制方式,因此在很多领域中都可以看到SDN的应用。

在下面将介绍几个典型的SDN应用场景。

1、数据中心网络数据中心中需要处理大量的数据,尤其是在云计算模式下,数据中心性能的好坏直接关系到整个云计算平台的质量。

SDN通过分离网络控制平面和数据平面,可以使得数据中心网络更加有弹性,同时也可以实现对网络的微调。

这个特性可以使得数据中心网络更加灵活,可以适应不同的负载需求。

另外,SDN还可以快速检测和切换故障节点,保证数据中心网络的高可用性。

2、网络安全网络安全是当今信息网络中非常关键的一个部分,而SDN可以通过集中的网络控制平面来优化网络安全策略。

SDN可以将网络流量动态地分配到不同的网络隔离区域中进行处理,从而实现更加精细的网络安全管理。

此外,SDN还可以在攻击发生时快速做出反应和控制网络流量,保证网络安全的及时性和有效性。

3、企业网络SDN可以使得企业网络更加灵活和高效。

在企业网络中,不同部门和业务之间需要进行隔离,而SDN可以通过虚拟网络隔离技术实现这一目的。

另外,SDN还可以通过网络分片来实现不同部门和业务的隔离。

此外,SDN可以对网络中的流量进行灵活的管理,可以降低网络拥塞和延迟等问题。

这些特性可以使得企业网络更加适应不同的应用需求,提高网络的性能和利用率。

openvswitch的原理和常用命令

openvswitch的原理和常用命令

openvswitch的原理和常⽤命令⼀.Openvswitch⼯作原理 openvSwitch是⼀个⾼质量的、多层虚拟交换机,使⽤开源Apache2.0许可协议,由 Nicira Networks开发,主要实现代码为可移植的C代码。

它的⽬的是让⼤规模⽹络⾃动化可以通过编程扩展,同时仍然⽀持标准的管理接⼝和协议(例如NetFlow, sFlow, SPAN, RSPAN, CLI, LACP, 802.1ag)。

此外,它被设计位⽀持跨越多个物理服务器的分布式环境,类似于VMware的vNetwork分布式vswitch或Cisco Nexus 1000 V。

Open vSwitch⽀持多种linux 虚拟化技术,包括Xen/XenServer, KVM和VirtualBox。

openvswitch是⼀个虚拟交换软件,主要⽤于虚拟机VM环境,作为⼀个虚拟交换机,⽀持Xen/XenServer,KVM以及virtualBox多种虚拟化技术。

在这种虚拟化的环境中,⼀个虚拟交换机主要有两个作⽤:传递虚拟机之间的流量,以及实现虚拟机和外界⽹络的通信。

内核模块实现了多个“数据路径”(类似于⽹桥),每个都可以有多个“vports”(类似于桥内的端⼝)。

每个数据路径也通过关联⼀下流表(flow table)来设置操作,⽽这些流表中的流都是⽤户空间在报⽂头和元数据的基础上映射的关键信息,⼀般的操作都是将数据包转发到另⼀个vport。

当⼀个数据包到达⼀个vport,内核模块所做的处理是提取其流的关键信息并在流表中查找这些关键信息。

当有⼀个匹配的流时它执⾏对应的操作。

如果没有匹配,它会将数据包送到⽤户空间的处理队列中(作为处理的⼀部分,⽤户空间可能会设置⼀个流⽤于以后碰到相同类型的数据包可以在内核中执⾏操作)。

1.OpenvSwitch的组成 ovs的主要组成模块如下图所⽰:ovs-vswitchd:OVS守护进程是,OVS的核⼼部件,实现交换功能,和Linux内核兼容模块⼀起,实现基于流的交换(flow-based switching)。

简述虚拟化技术的分类

简述虚拟化技术的分类

简述虚拟化技术的分类虚拟化技术是一种将物理资源转化为虚拟资源的技术,它可以将一台物理服务器分割成多个虚拟机,每个虚拟机都可以独立运行不同的操作系统和应用程序。

虚拟化技术已经成为当今云计算和大数据时代的重要基础技术,广泛应用于数据中心、云计算、网络安全、测试开发等领域。

本文将简述虚拟化技术的分类。

一、硬件虚拟化技术硬件虚拟化技术是一种基于硬件的虚拟化技术,它通过在物理主机上安装虚拟化软件,在虚拟化层和物理层之间创建一个虚拟化层,将物理资源转化为虚拟资源,从而实现多个虚拟机之间的隔离和共享。

硬件虚拟化技术通常包括以下几种类型:1.全虚拟化技术全虚拟化技术是一种将整个物理机器虚拟化的技术,它可以让多个虚拟机独立运行不同的操作系统和应用程序。

全虚拟化技术通常需要虚拟化软件来模拟硬件设备,使虚拟机可以访问物理设备,从而实现虚拟机和物理机之间的通信和数据传输。

全虚拟化技术的代表产品包括VMware、Hyper-V、KVM等。

2.半虚拟化技术半虚拟化技术是一种通过修改操作系统内核来实现虚拟化的技术,它可以让多个虚拟机共享物理资源,提高资源利用率。

半虚拟化技术通常需要修改操作系统内核,使虚拟机可以直接访问物理设备,从而避免了虚拟化软件的性能开销。

半虚拟化技术的代表产品包括Xen、OpenVZ等。

二、软件虚拟化技术软件虚拟化技术是一种基于软件的虚拟化技术,它可以在应用程序层面上实现虚拟化,将应用程序和操作系统分离,从而实现多个应用程序之间的隔离和共享。

软件虚拟化技术通常包括以下几种类型: 1.容器化技术容器化技术是一种将应用程序和其依赖的库文件打包成一个独立的容器,实现应用程序的隔离和共享。

容器化技术通常采用轻量级的虚拟化技术,不需要虚拟化软件,从而避免了虚拟化软件的性能开销。

容器化技术的代表产品包括Docker、LXC等。

2.应用虚拟化技术应用虚拟化技术是一种将应用程序打包成一个独立的虚拟环境,实现应用程序的隔离和共享。

openvswitch 参数

openvswitch 参数

一、OpenvSwitch 简介OpenvSwitch 是一个用于虚拟化的开源软件交换机,它可以在虚拟化环境中提供网络连接,可用于构建和管理虚拟化网络。

它支持多层交换功能、QoS 等多种网络功能,可以与虚拟化评台(如KVM、Xen、VMware等)进行集成,提供虚拟机间和虚拟机与物理网络之间的通信。

二、OpenvSwitch 参数介绍1. Bridge 参数在 OpenvSwitch 中,Bridge 是一个虚拟的二层交换机,它用于连接不同的端口和虚拟机,通过设置 Bridge 参数可以对其进行配置和管理。

- stp 参数:STP(Spanning Tree Protocol)是一种用于防止网络环路的协议,可以通过设置该参数来启用或者禁用 STP 功能。

- f本人l-mode 参数:当 Bridge 下的所有端口都失效时,可以通过设置 f本人l-mode 参数来决定 Bridge 的行为,可以选择 secure 或者 standalone 模式。

2. Port 参数在 OpenvSwitch 中,Port 是 Bridge 的具体端口,用于连接外部网络或虚拟机,通过设置 Port 参数可以对其进行配置和管理。

- tag 参数:可以为 Port 设置 VLAN 标签,用于实现 VLAN 的隔离和区分。

- trunks 参数:可以为 Port 设置可以通过的 VLAN ID,从而实现多个 VLAN 的通信。

3. Controller 参数Controller 是 OpenvSwitch 的控制器,用于控制交换机的行为,通过设置 Controller 参数可以对其进行配置和管理。

- controller 参数:可以设置 OpenvSwitch 的控制器,以实现交换机的远程控制和管理。

- controller-rate 参数:可以控制控制器的速率,用于限制控制器的数据流量。

4. QoS 参数OpenvSwitch 支持 QoS(Quality of Service),可以通过设置 QoS 参数来对网络流量进行控制和调度。

OpenvSwitch应用实践

OpenvSwitch应用实践

OpenvSwitch应⽤实践1. Open vSwitch简介Open vSwitch(OVS)作为⼀款开源的OF软件交换机,基于与平台⽆关的C代码实现,容易移植到其他环境,既能够作为虚拟机管理平台的软件交换机,也可以作为交换芯⽚的控制堆栈。

1.1 OVS重要概念Bridge代表⼀个以太⽹交换机(Switch);交换机包含端⼝(Ports):Normal、Internal、Patch、Tunnel⼀个端⼝可以有⼀个或多个接⼝,允许每个端⼝连接不⽌⼀个的接⼝包是通过流转发的1.2 OVS系统架构OVS架构分为内核空间、⽤户空间、配置管理层三部分。

1.2.1 OVS内核空间内核空间包含了流表和⼀个或多个datapath模块,datapath模块类似于⽹桥,主要负责对数据分组进⾏操作。

另外,内核空间中维护的流表规定了针对数据分组应该进⾏的操作,datapath通过关联流表与其协同完成分组处理过程。

(1)datapath:主要负责实际的数据分组处理,它同时于vswitched和流表保持关联,使OVS上层可以对数据分组处理进⾏控制。

(2)流表:流表中存储着分组处理的依据----流表项,它指导datapath做出正确的分组处理判断,同时它还与vswitched上下关联,是OVS上层对底层分组处理过程进⾏管理的接⼝。

1.2.2 OVS⽤户空间⽤户空间中运⾏着OVS的守护进程(vswitched)和数据库(ovsdb),它们是OVS的核⼼功能模块。

vswitched类似于OVS的⼼脏,⽤来维持OVS的声明周期,⽽ovsdb就像OVS的⼤脑,它存储着OVS的配置信息和数据流信息,vswitched和ovsdb协调⼯作确保OVS健康的运⾏状态。

(1)vswitched:OVS的守护进程,属于核⼼模块。

负责检索和更新数据库信息,并根据数据库中的配置信息维护和管理OVS。

vswitched可以配置⼀系列特性:基于MAC地址学习的⼆层交换、⽀持IEEE 802.1Q VLAN、端⼝镜像、sFlow监测、连接OF控制器等。

软件定义网络技术 Software Defined Networking,SDN教学大纲

软件定义网络技术 Software Defined Networking,SDN教学大纲

软件定义网络技术Software Defined Networking,SDN教学大纲课程概述软件定义网络(Software Defined Network,SDN)作为新一代网络架构,近年来得到了学术界和产业界的广泛关注,随着SDN技术的发展及其在产业界的落地,网络工程人才需求已发生重大变化,SDN技术人才出现明显短缺。

本课程顺应网络工程新技术发展与新人才需求,以培养网络工程新工科人才为目标,同时,本课程还支持中国高校计算机大赛网络技术挑战赛,以赛促学。

本课程视频主要内容包括:SDN概述、基本原理、南向接口协议、数据平面、控制平面、北向接口和SDN应用开发等内容;除教学视频外,本课程还设计了实验和课后练习等环节,实验内容包括Mininet应用实践、OpenFlow协议分析、Open vSwitch应用实践、OpenFlow交换机应用实践、数据平面编程实践、POX 与RYU控制器编程实践等内容。

通过本课程的学习,能够将软件定义网络的基础知识、主流技术与方法,用于具体网络工程项目需求的分析;能够形成软件定义网络技术的思想方法,并用于分析或理解复杂网络问题,指导网络的规划与设计;能够利用控制器提供的开放接口,开发网络应用程序。

授课目标能够将软件定义网络的基础知识、主流技术与方法,用于具体网络工程项目需求的分析与理解;能够形成软件定义网络技术的思想方法,并用于分析或理解复杂网络问题,指导软件定义网络的规划与设计;能够利用控制器提供的北向API接口进行网络编程;能够使用数据平面编程语言进行网络编程;能够具有运用英语阅读软件定义网络技术资料的初步能力;课程大纲第一讲概述1.1 软件定义网络技术的产生1.2 软件定义网络技术的发展1.3 软件定义网络技术的标准化1.4 阅读资料第一讲单元测试第二讲基本原理2.1 软件定义网络的基本架构2.2 软件定义网络技术的核心思想2.3 实验一、Mininet应用实践2.4 阅读资料第二讲单元测试第三讲数据平面3.1 SDN数据平面3.2 Openflow概述3.3 OpenFlow 流表3.4 SDN交换机3.5 实验二、Open vSwitch应用实践3.6 阅读资料第三讲单元测试第四讲南向接口协议4.1 南向接口协议概述4.2 OpenFlow协议4.3 OF-CONFIG协议4.4 NetConf协议4.5 实验三、OpenFlow协议分析4.6 阅读资料第四讲单元测试第五讲控制平面5.1 SDN控制平面5.2 开源SDN控制器5.3 控制器编程案例5.4 实验四、POX控制器编程实践5.5 实验五、RYU控制器编程实践5.6 阅读资料第五讲单元测试第六讲北向接口6.1 北向接口概述6.2 什么是REST API6.3 REST API设计规范6.4 阅读材料第六讲单元测试第七讲SDN商用解决方案-DNAC7.1 DNAC 平台7.2 Intent APIs7.3 Events and Notifications7.4 Multivendor SDK7.5 IT Tools Integration7.6 开发资源7.7 阅读资料预备知识先修课程:计算机网络基础、程序设计基础参考资料[1].《软件定义网络技术》,高等教育出版社。

软件定义网络的设计与实现

软件定义网络的设计与实现

软件定义网络的设计与实现随着网络设备和应用越来越复杂和多样化,传统的网络架构已经不能满足今天的需要。

然而,软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)就是一种创新性的网络架构,它可以为数据中心、企业网络以及服务供应商等提供更加智能、灵活的网络服务。

软件定义网络的设计和实现是一个很有挑战的任务,需要掌握许多技能和知识。

本文将从以下几个方面讨论软件定义网络的设计和实现。

一、软件定义网络的概述软件定义网络是一种新型网络架构,它将网络控制面和转发面分离,使得网络管理员可以通过一个中央控制器来对整个网络进行统一管理和控制。

在传统网络架构中,网络设备(如路由器和交换机等)主要负责数据包的转发和处理,而网络控制器的作用很有限。

而在软件定义网络中,网络控制器成为整个网络的“大脑”,负责整个网络的控制和管理,而交换机和路由器等设备则只负责数据包的转发。

二、软件定义网络的特点软件定义网络的特点主要包括以下几个方面:1. 可编程性:软件定义网络中的控制器可以进行编程,可以根据实际需求来编写控制器程序,从而实现具有特定功能的网络控制器。

2. 可管理性:软件定义网络中的网络控制器可以集中管理整个网络的设备,并且可以对整个网络进行监控和控制,提高了网络的可管理性。

3. 灵活性:软件定义网络可以通过编程来实现实时的网络调整和优化,从而提高了网络的灵活性。

4. 智能化:软件定义网络的控制器可以根据实际情况进行智能化的决策,从而提高了网络的智能化程度。

三、软件定义网络的实现软件定义网络的实现需要掌握以下几个关键技术:1. 控制器:软件定义网络的控制器是整个网络的“大脑”,可以通过编程实现特定的网络控制功能。

OpenDaylight和ONOS是两个流行的控制器,它们都是基于Java编程语言实现的。

2. 交换机:软件定义网络中的交换机需要支持OpenFlow协议,可以通过OpenFlow与控制器进行通信。

软件定义网络技术研究与网络架构设计

软件定义网络技术研究与网络架构设计

软件定义网络技术研究与网络架构设计随着云计算、大数据和物联网等技术的发展,传统网络架构已经无法满足日益增长的网络需求。

为了提高网络的灵活性和可管理性,软件定义网络(Software Defined Networking,简称SDN)应运而生。

本文将围绕软件定义网络技术的研究和网络架构设计展开讨论。

首先,我们将介绍软件定义网络技术的基本原理。

软件定义网络的核心思想是将网络的控制层和数据转发层进行解耦,通过集中式的控制平面和可编程的数据平面实现网络的灵活控制。

传统网络的控制器和交换机之间的通信是通过协议栈完成的,而在SDN中,控制器可以通过控制平面与数据平面直接通信,从而实现对网络中数据流的灵活管理。

这种解耦的方式为网络架构的设计提供了更大的灵活性。

其次,我们将探讨软件定义网络技术的研究方向。

软件定义网络的研究主要包括数据平面与控制平面的交互机制、网络管理与安全、负载均衡和流量工程等方面。

在数据平面与控制平面的交互机制方面,研究人员致力于提高交互的效率和可靠性,降低网络的延迟和开销。

网络管理与安全是软件定义网络研究的重要方向之一,包括拓扑发现、配置管理、性能监测等技术,以及网络安全的威胁检测和防御机制等。

此外,负载均衡和流量工程也是对软件定义网络技术的关键研究方向,旨在通过合理地分配流量、优化网络资源利用率,提高网络的性能和可靠性。

接下来,我们将讨论软件定义网络的网络架构设计。

软件定义网络的网络架构设计需要根据具体的网络环境和需求进行定制化设计。

在设计网络架构时,需要考虑如下几个方面:首先,确定网络的拓扑结构,包括网络的层次、交换机和控制器的部署方式等。

其次,选择合适的控制器和交换机,以及与其配套的开源软件和工具。

例如,OpenDaylight和ONOS是两个常用的开源SDN控制器,而Open vSwitch和Pica8等则是常用的SDN交换机。

此外,还需要选择适合的网络虚拟化技术,如OpenStack和VMware等。

openvswitch 规则

openvswitch 规则

openvswitch 规则在计算机网络中,OpenvSwitch(OVS)是一种开源的多层虚拟交换机软件。

它允许网络管理员通过软件定义网络(SDN)的原则来管理和控制网络流量。

在OpenvSwitch中,规则(Rules)是控制交换机行为的一种方式,可以用来限制流量、实现流量重定向等。

下面将介绍OpenvSwitch规则的使用方法。

要创建和管理OpenvSwitch规则,可以使用命令行工具ovs-ofctl(OpenFlow Control)。

通过该工具,可以向OVS交换机添加、修改和删除规则,并且可以指定规则的匹配条件和动作。

要添加规则,可以使用以下命令:ovs-ofctl add-flow <switch名称> <匹配条件> <动作>匹配条件是指指定流量的特征,可以根据报文的IP地址、端口号、协议等进行匹配。

动作是指对匹配到的流量进行的处理,例如将流量重定向到指定的端口,或者限制流量的带宽。

例如,要在OpenvSwitch中添加一条规则,将源IP地址为10.0.0.1的流量重定向到端口2,可以使用以下命令:ovs-ofctl add-flow myswitch ip_src=10.0.0.1,actions=output:2同样地,可以使用ovs-ofctl命令来修改和删除规则。

要修改规则,可以使用ovs-ofctl mod-flow命令,指定要修改的规则的匹配条件和新的动作。

要删除规则,可以使用ovs-ofctl del-flows命令,指定要删除的规则的匹配条件。

总结:OpenvSwitch规则是控制交换机行为的重要方式,可以通过命令行工具ovs-ofctl来添加、修改和删除规则。

规则的匹配条件和动作可以根据需要来指定,以实现对网络流量的精确控制和管理。

open vswitch的工作流程

open vswitch的工作流程

一、概述Open vSwitch(OVS)是一个用于虚拟化网络的开源软件交换机。

它通过软件定义网络(SDN)的方式,实现了对网络流量的灵活控制和管理。

在Open vSwitch中,所有网络流量都会经过交换机进行处理和转发,因此了解其工作流程对于理解和使用Open vSwitch至关重要。

二、转发流程在Open vSwitch中,数据包经过以下几个步骤进行处理和转发:1. 接收数据包当数据包到达交换机时,首先会被交换机的物理或虚拟端口所接收。

2. 网络流处理接收到数据包后,交换机会根据其目标MAC位置区域进行流表匹配。

如果匹配成功,则根据流表中配置的操作执行相应的动作,如转发到特定端口、执行安全策略等。

3. 数据包处理交换机会根据流表中的指令对数据包进行处理,如修改源MAC位置区域、修改VLAN标签等。

4. 转发数据包经过处理后的数据包会被转发到目标端口,继续传输。

5. 数据包统计交换机会对转发的数据包进行统计,包括流量量、丢包率等信息。

三、流表管理流表是Open vSwitch中非常重要的概念,它定义了对数据包的处理规则和动作。

流表由控制器通过OpenFlow协议下发给交换机,并且可以动态修改和更新。

流表包括以下几个重要的字段:1. 匹配字段用于匹配数据包的特征,如源MAC位置区域、目标MAC位置区域、IP位置区域、端口号等。

2. 动作字段定义了当数据包匹配成功时,要执行的动作,如转发到特定端口、丢弃、执行安全策略等。

3. 优先级字段用于定义流表的优先级,当数据包匹配多条流表时,会按照优先级高低依次匹配。

流表的管理和下发是Open vSwitch中的核心功能之一,通过动态更新流表可以实现对网络流量的实时控制。

四、控制平面Open vSwitch的控制平面由一个或多个控制器负责管理和控制。

控制器负责向交换机下发流表、接收交换机的统计信息和事件通知、处理网络拓扑变化等功能。

控制器可以通过OpenFlow协议与交换机进行通信,完成网络的管理和控制。

SDN和Openflow详解mininet与opendaylight环境搭建与测试

SDN和Openflow详解mininet与opendaylight环境搭建与测试

基于OpenFlow的SDN技术1. SDN与OpenFlow技术简介SDN指的是软件定义网络。

你可以这样去理解SDN:如果将网络中所有的网络设备视为被管理的资源,那么参考操作系统的原理,可以抽象出一个网络操作系统(Network OS)的概念—这个网络操作系统一方面抽象了底层网络设备的具体细节,同时还为上层应用提供了统一的管理视图和编程接口。

这样,基于网络操作系统这个平台,用户可以开发各种应用程序,通过软件来定义逻辑上的网络拓扑,以满足对网络资源的不同需求,而无需关心底层网络的物理拓扑结构。

云计算的发展,是以虚拟化技术为基础的。

云计算服务商以按需分配为原则,为客户提供具有高可用性、高扩展性的计算、存储和网络等IT资源。

虚拟化技术将各种物理资源抽象为逻辑上的资源,隐藏了各种物理上的限制,为在更细粒度上对其进行管理和应用提供了可能性。

近些年,计算的虚拟化技术(主要指x86平台的虚拟化)取得了长足的发展;相比较而言,尽管存储和网络的虚拟化也得到了诸多发展,但是还有很多问题亟需解决,在云计算环境中尤其如此。

OpenFlow和SDN尽管不是专门为网络虚拟化而生,但是它们带来的标准化和灵活性却给网络虚拟化的发展带来无限可能。

SDN的最重要特征:将传统网络设备的数据转发(data plane)和路由控制(control plane)两个功能模块相分离,通过集中式的控制器(Controller)以标准化的接口对各种网络设备进行管理和配置,那么这将为网络资源的设计、管理和使用提供更多的可能性,从而更容易推动网络的革新与发展。

OpenFlow是实现SDN最常用的的一种协议,OpenFlow的原理和基本架构如下图。

其实,这张图还很好地表明了OpenFlow Switch规范所定义的范围—从图上可以看出,OpenFlow Switch规范主要定义了Switch的功能模块以及其与Controller之间的通信信道等方面。

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SDN控制器 (n)层
I-CPI
客户端 (控制器) 服务器 (代理)
系统安全性高 :每 个控制器层都可以 有各自的信任域, 可针对不同层次之 间的引用点进行专 门的安全强化
D-CPI 至数据平面(n-2)层
SDN控制器 (n-1)层
I-CPI
客户端 (控制器)
服务器 (代理)
4
目录
1 控制器核心技术
整个SDN网络的服务能力降级甚至全网瘫痪
– 在组网架构方面,系统中单一的控制器无法应对跨越多个地
域的SDN网络问题
16
基于控制器集群的SDN架构
控制器的软件化使得服务器可以作为控制器的载体,控制器集群
可以以服务器集群为基础进行搭建
集群层
JGroups
控制器 控制器软件
控制器 控制器软件
控制器 控制器软件
控制器 控制器软件
OpenFlow 协议 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机
17
集群通信层
控制器集群核心技术
主控制器选举
全网拓扑获取
控制器 控制器软件 控制器 控制器软件 集群层
集群虚拟地址 控制器失效应对
控制器 控制器软件 控制器 控制器软件
OpenFlow 协议 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机
23
L2 switch
component library
sFlow
Ryu架构
24
ONOS与OpenDaylight比较
1.驱动方式不同 ONOS:B、ONF ODL:思科、IBM
25
非营利性组织B推出的SDN控制器ONOS
26
OpenDaylight是由思科和IBM 联合其合作伙伴,以及竞争对手建立的 组织
20
Mul
NodeFlow NOX POX Ryu Trema
C
Javascript C++/Python Python Python Ruby/C
NOX/POX
NOX
是 Nicira 使 用 Python 开 发的 首 个 提供 尽 可 能通 用 接 口的 SDN 软件定义网络生态系统的控制器,也是用来构建网络控制应 用的平台。
22
Ryu
NTT主导开发,支持逻辑上集中控制的SDN操作系统
OpenStack Quantum HA with Zookeeper Stats VRRP OF-wire Firewall OF REST Topology Viewer CLI legend Snort Endpoint Netconf Topology OF-conf OVSDB JSON NetFlow
管理系统提供灵活的网络资源抽象
北向接口定义是当前SDN领域关注和争论的焦点之一
12
REST API概述
REST API(Representational State Transfer API)即表述性 状态转移是当前网络用户容易接受的方式,成为北向接口主流 REST两个基本概念: 资源(Resource):将信息抽象为资源,任何能够命名的信息 (包括数据和功能)都能作为一个资源。 表述(Representation): 一个资源当前或预期的状态。
27
2.面向对象不同 ONOS:运营商 3.架构不同 ODL:设备商
28
ONOS
南向抽象层
29
ODL
30
ONOS
vs
ODL
北向接口层 ONOS:将应用与网络细节隔离 ODL:支持OSGi 框架和双向的REST 接口 控制平面 ONOS:分布式核心平台,可靠性高 ODL:附加服务以插件形式加载,灵活性高
13
REST API设计原则
– 可寻址性强:用户感兴趣的所有资源,REST必须都能够寻址得到 – 接口无状态:寻址之间是互不相关的
– 注重关联性:每次寻址,需要返回所有关联的信息
– 接口要统一:为了更好的为开发者运用
14
目录
1 控制器核心技术
南向网络控制技术
北向业务支撑技术
东西向控制器扩展技术
Java API
Forwarding Learning Switch
Device Manager
Topology Manager/ Routing
Link Discovery
Flow Cache*
Storage Memory NoSql*
OpenFlow服务 Switches Controller Memory PerfMon Trace Counter Store
南向网络控制技术
北向业务支撑技术
东西向控制器扩展技术
2 主流控制器介绍
3 Open vSwitch概述
4 Open vSwitch部署(操作)
南向网络控制
控制器的网络控制技术主要包括通过南向接口协议进行链路发现、
拓扑管理、策略制定、表项下发等
– 链路发现和拓扑管理 :控制器利用南向接口的上行通道对底层
4 Open vSwitch概述
5 Open vSwitch部署(操作)
33
Open vSwitch 起源
Martin Casado 软件定义网络之父 硅谷最炙手可热的“40 under 40”之一 OpenFlow的发明人 Nicira的创始人
34
Open vSwitch 提出的背景
二十一世纪,x86体系架构统治数据中心 服务器虚拟化技术发展 云计算登上历史舞台 只有服务器虚拟化远远不够(云计算的隔离性、弹性、动态迁移) 网络虚拟化的可选方案更多 网络领域的玩家更多,标准化组织林立 从NIC到虚机的“最后一公里”问题 控制权:硬件转移到了软件 管理方式由手动转变为自动 为基于x86的虚拟交换机的提出铺平了道路 Open Vswitch几乎成为了开源虚拟交换机的事实标准
OF交换机直连链路的发现 – LLDP协议 OF交换机非直连链路的发现 – 广播
A
B
OF交换机直连链路发现
7
拓扑管理
随时监控和采集网络中 SDN 交换机的信息,及时反馈网络的设备
工作状态和链路连接状态
– 控制器通过定时地发送包含有LLDP数据包的Packet_out消息给
与其相连接的SDN交换机并根据反馈回来的Packet_in消息获知 交换机信息,监测交换机工作状态,完成网络拓扑视图更新
31
ONOS
ODL
南向抽象层 ONOS:由网络单元构成,分布式核心平台不需要知道底层 设备的具体细节 ODL:通过plugin的方式来支持多种协议,但并不是正确的抽 象化,它暴露了设备的细节给应用程序
32
目录
1 控制器核心技术
2 主流控制器介绍
3 OpenFlow Controller和交换机工作流程
本地NIB 设备管理API OpenFlow OF 交 换 机 状态报告 数据操作 OF 交 换 机 状态报告 数据操作
全局NIB
本地NIB 设备管理API OpenFlow OF 交 换 机 状态报告 数据操作 OF 交 换 机 状态报告 数据操作 3
3
控制器层次化架构

相邻控制 器层次 间以CS模式交互
扩展性好,模块化
程度高 :高层控制 器具有更广阔的资 源视角,支持更好 的网络资源抽象能 力提供

A-CPI 至应用平面(n+2)层
D-CPI 至数据平面(n)层 A-CPI 至应用平面(n+1)层
SDN控制器 (n+1)层
I-CPI
客户端 (控制器) 服务器 (代理)
D-CPI 至数据平面(n-1)层 A-CPI 至应用平面(n)层
交换设备上报信息进行统一监控和统计
– 策略制定和表项下发 :控制器利用南向接口的下行通道对网络
设备实施统一控制
6
ห้องสมุดไป่ตู้
链路发现
获得 SDN 全网信息的关键,是实现网络地址学习、 VLAN 、路由
转发等网络功能的必要基础
– 与传统网络链路发现由各个网元自主进行不同, SDN 网络中的
链路发现工作由控制器统一完成
POX
是由斯坦福使用Python语言开发的基于OpenFlow的一种控 制器,是 NOX的兄弟,它具有能将交换机送上来的协议包交给指 定软件模块的功能。
21
Floodlight
Big
Switch主导开发,企业级的OF控制器
OpenStack Quantum Plugin (python) REST应用
软件定义网络 控制器及Open vSwitch
2017.5.19
目录
1 控制器核心技术
2 主流控制器介绍
3 Open vSwitch概述
4 Open vSwitch部署(操作)
SDN架构
软件定义网络(Software Defined Networking, SDN ) 应用层
云管理平台
SDN应用
2 主流控制器介绍
3 Open vSwitch概述
4 Open vSwitch部署(操作)
东西向控制器扩展
通过控制器的东西向扩展,形成分布式集群,避免单一控制器可
能存在的可靠性、扩展性、性能等方面的问题
– SDN支持控制能力的集中化,使得控制器具有更大的责任 – 一旦控制器在性能或者安全性上不能得到有效保障,将导致
– 当 SDN 网络规模较大时,该机制会导致较慢的收敛过程,影响
网络情况的实时反馈;
8
策略制定
交换机流表生成算法是影响控制器智能化水平的关键因素
控制器需要针对不同网络层次的传输需求,制定相应的转发策略
并生成对应的流表项
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