4.3使用Postman下发流表_sdn实验postman 下发流表

任务内容

1、 学习OpenFlow流表的组成，包头域的解析流程及流表的匹配流程。
2、 OpenDaylight控制器对接Open vSwitch交换机。
3、 使用Postman工具，下发相应的L2，L3，L4层流表，并验证。

实验原理

SDN的设计目标之一就是将网络设备的控制功能与转发功能进行分离，进而将控制功能全部集中到远程的控制器上完成，而SDN交换机只负责在本地做简单高速的数据转发。在SDN交换机运行的过程中，其数据转发的依据就是流表。

一、 流表结构

所谓流表，其实可被视作是SDN对网络设备的数据转发功能的一种抽象。在传统网络设备中，交换机和路由器的数据转发需要依赖设备中保存的二层MAC地址转发表或者三层的IP地址路由表，SDN交换机中使用的流表也是如此，不过在它的表项中整合了网络中各个层次的网络配置信息，从而在进行数据转发时可以使用更丰富的规则。其流表中的每个表项结果如下图所示：

OpenFlow1.3流表的每个表项由6部分组成：

1、匹配域：匹配域即OpenFlow1.0流表中的包头域，用于对交换机接收到的数据包的包头内容进行匹配。在OpenFlow1.0中，流表的包头域中包括了12个元组（Tuple），相关内容如下图所示：

如上图所示，匹配域中用于和交换机接收到的数据包进行匹配的元组涵盖了ISO网络模型中的第二至第四层的网络配置信息。每一个元组中的数值可以是一个确定的值或者是“ANY”以支持对任意值的匹配。另外，如果交换机能够在IP地址相关元组上支持子网掩码的话，将有助于实现更精确的匹配。

2、优先级：流表项的匹配次序。

3、计数器：计数器可以针对交换机中每条流表、每个数据流、每个设备端口、每个转发队列进行维护，用于统计数据流表的相关信息。

4、Instructions指令集：每个流表项都包含一组指令，当一个数据包匹配表项时指令会被执行。这些指令可以更改数据包，动作集或者流表处理。

5、超时：最大时间计数或流有效时间

6、cookie：由控制器选择的不透明数据值。控制器用来过滤流统计数据、流改变和流删除。但处理数据包时不能使用。

二、 匹配域解析流程

当SDN交换机接收到一个数据包时，将按照优先级从table0依次匹配其本地保存的流表中的表项，并以发生具有最高优先级的匹配表项作为匹配结果，并根据相应的动作对数据包进行操作。同时，一旦匹配成功，对应的计数器将更新；而如果没能找到匹配的表项，则将数据包转发给控制器。
OpenFlow交换机对数据包头的解析和匹配过程的细节操作如图所示：

1. 初始化包头域，按照包头域的组成—设置每个字段，其中入端口是接收数据包的物理端口。

2. 如果数据包类型是VLAN（0x8100），那么就使用VLAN
   ID和PCP字段进行表查找，解封以太网类型为先的以太网类型解析做准备。

3. （可选）如果是ARP数据包（0x0806）,那么匹配字段就可能包含IP源和目的地址。

4. 如果是IP数据包（0x0800）,那么匹配字段就会包含IP首部。如果IP数据包的分段偏移量不为0或者设置了多个分段bit位，那么将所有传输端口设为0。如果IP数据包在IP协议族中的编号为6或者17（分别是TCP/UDP类型），那么匹配字段包含传输端口。如果编号为1（ICMP数据包）则包含Type和Code字段。

三、 OpenFlow1.3流表匹配流程

OpenFlow1.3匹配流程图与之前版本相比多了一个table-miss流表项，事实上此前版本就已经存在table-miss概念，只是没有在流程图中呈现出来而已。Of1.3版本的匹配流程大致如下图所示：

首先SDN交换机解析进入设备的报文，然后从table0开始匹配，按照优先级高低依次匹配该流表中的表项，一个报文在一个流表中只会匹配上一条流表项。通常根据报文的类型，报文头的字段例如源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址等进行匹配，大部分匹配还支持掩码进行更精确、灵活的匹配。也可以通过报文的入端口或者元数据信息来进行报文的匹配，一个流表项中可以同时存在多个匹配项，一个报文需要同时普票流表项中所有匹配项才能匹配该流表项。报文匹配按照现有的报文字段进行，比如前一个流表通过apply
actions改变了该报文的某个字段，则下一个表现按照修改后的字段进行匹配。如果匹配成功。则按照指令集里的动作更新动作集，活更新报文/匹配集字段，或更新元数据和计数器。根据指令是否继续前往下一个流表，不继续则终止匹配流程执行动作集，如果指令要去继续前往下一流表则继续匹配，下一个流表的ID需要比当前流表ID大。当报文匹配失败，如果存在无匹配流表项（table-miss）就按照该表项执行指令，一般是将报文转发给控制器、丢弃或者转发给其他流表。如果没有table-miss表项则默认丢弃该报文。

实验步骤

一、实验环境检查

步骤1 以root用户登录交换机，执行如下命令初始化OVS。

# cd /home/fnic
# ./ovs_init
# cd

步骤2 登录OpenDaylight控制器，执行ifconfig命令查看控制器主机的IP地址，本实验控制器的IP地址为20.0.1.3，具体实验时以实际查到的IP地址为准。

步骤3 登录OpenDaylight控制器，执行命令netstat -an|grep 6633查看端口是否处于监听状态。

说明：由于OpenDaylight组件过于庞大，所以服务启动比较慢，需等待一段时间。

步骤4 在保证控制器6633端口处于监听状态后，再次使用root用户登录交换机，查看交换机与控制器连接情况。执行命令ovs-vsctl show查看交换机与控制器的连接情况。

• 情况1：交换机与控制器连接成功，结果如下所示。

  

  
  如上所示controller下方显示“is_connected:true”则表明连接成功。
• 情况2：交换机与控制器连接不成功，结果如下所示。

  

  
  当出现交换机与控制器连接不成功时，执行如下命令手动重连。

  # ovs-vsctl del-controller br-sw
  # ovs-vsctl set-controller br-sw tcp:20.0.1.3:6633
  

  稍等一会后，重新执行ovs-vsctl show命令查看连接状态，若controller下方显示“is_connected:true”则表明连接成功。

  步骤5 当交换机与控制器连接成功后，登录主机，执行ifconfig命令，查看主机是否获取到IP地址。

• 情况1：主机获取到IP地址，结果如下所示。
  主机1：

  

  
  主机2：

  

• 情况2：主机未获取到IP地址。
  当主机未获取到IP地址时，执行如下命令，手动重连。

  # ovs-vsctl del-controller br-sw
  # ovs-vsctl set-controller br-sw tcp:20.0.1.3:6633
  

  等待1-3分钟执行ifconfig命令查看主机是否重新获取到IP地址。

  步骤6 登录主机后，使用如下命令分别在两个主机上安装iPerf打流工具。

  $ sudo apt-get install iperf

  步骤7 使用如下命令检查是否安装成功。

  $ iperf -s

  

  步骤8 执行Ctrl+c关闭iperf应用程序。

  二、L2层流表下发与验证

  L2层即对应OSI模型的二层，也就是说通过匹配源MAC（Ether source）、目的MAC地址（Ether dst）、以太网类型（Ether Type）VLAN id、VLAN优先级等字段来实现流的转发。本实验将基于源和目的MAC进行数据流的转发。

  步骤1 登录控制器，在下方的“Application Finder”中搜索“postman”，并打开自带的Postman工具，如下图所示。

  

步骤2 打开Basic Auth页签，Username字段填写admin，Password字段填写admin完成认证。如下图所示。

步骤3 提交方式为GET，URL地址栏中输入http://127.0.0.1:8080/restconf/operational/network-topology:network-topology ，设置完成单击Send按钮，获取交换机id信息。如下图所示。

步骤4 下发第一条流表。

• 选择提交方式“PUT”。
• URL地址栏输入如下形式的地址：http://{controller-ip}:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/{node-id}/table/{table-id}/flow/{flow-id}。
  其中，{controller-ip}为控制器的ip地址，node-id为上面获取到的交换机id信息，table-id这里为0，flow-id根据下发不同流表变化，可自定义。本实验URL地址栏输入如下地址：
  http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/107
• 填写Headers信息，如下图所示。

  

步骤5 单击页面右上角的“实验拓扑”按钮，查看主机与交换机的连接情况，如下图所示。

可知主机10.0.0.5与交换机的1端口连接，主机10.0.0.6与交换机的2端口连接。

步骤6 “Body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：

流表：匹配源MAC为fa:16:3e:b4:50:07，目的MAC为fa:16:3e:5c:04:6e的流量，出端口为2。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<ethernet-match>
<ethernet-source>
<address>fa:16:3e:b4:50:07</address>
</ethernet-source>
<ethernet-destination>
<address>fa:16:3e:5c:04:6e</address>
</ethernet-destination>
</ethernet-match>
</match>
<id>107</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>2</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

参数说明：

• Priority：匹配流表的优先级。
• flow-name：流表的名称。
• idle-timeout：设定超时时间(seconds)，参数为0表示永不超时。
• hard-timeout：最大超时时间(seconds)，参数为0表示永不超时。
• match：匹配Fields。
• instructions：修改action配置或pipeline处理。
• ethernet-source：源MAC地址。
• ethernet-destination：目的MAC地址。
  说明：实验body体在POSTMAN的Collections中提供了模板，仅供参考。

  步骤7 单击Send按钮，结果如下图所示。

  

  
  说明：可根据用户需要设置流表超时时间，idle-timeout、hard-timeout同时设置为0表示永不超时。

  步骤8 下发第二条流表。

• 选择提交方式“PUT”。
• URL地址栏输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/108
• “Body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：
  流表：匹配源MAC为fa:16:3e:5c:04:6e ，目的MAC为fa:16:3e:b4:50:07 的流量，出端口为1。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<ethernet-match>
<ethernet-source>
<address>fa:16:3e:5c:04:6e</address>
</ethernet-source>
<ethernet-destination>
<address>fa:16:3e:b4:50:07</address>
</ethernet-destination>
</ethernet-match>
</match>
<id>108</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>1</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

步骤9 单击“Send”按钮，结果如下图所示。

步骤10 使用root用户登录交换机，查看流表，执行命令ovs-ofctl dump-flows br-sw如下图所示。

步骤11 登录主机1，ping主机2，如下图所示。

步骤12 再次查看交换机上的流表，可以看到匹配的流表为优先级200的流表，其n_bytes值随着ping而增加，如下图所示。

步骤13 Ctrl+C停止主机上的ping操作。

步骤14 删除刚刚创建的流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/107 ，使用DELETE方法，如下图所示。

步骤15 单击Send按钮。

步骤16 删除第二条流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/108 ，使用DELETE方法，如下图所示。

步骤17 单击Send按钮。

三、L3层流表下发与验证

L3层对应OSI模型的三层，三层流表主要匹配的是IP包的协议类型和IP地址。

场景一 匹配源IP

步骤1 下发第一条流表。

• 选择提交方式“PUT”。

• URL地址栏输入如下形式的地址：http://{controller-ip}:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/{node-id}/table/{table-id}/flow/{flow-id}。
  其中，{controller-ip}为控制器的IP地址，node-id为上面获取到的交换机ID信息，table-id这里为0，flow-id根据下发不同流表变化，可自定义。本实验URL地址栏输入如下地址：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/111

• 填写Headers信息，如下图所示。

  

• “Body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：
  匹配源IP地址为10.0.0.5/32的报文，并将其转发到2端口。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<ethernet-match>
<ethernet-type>
<type>2048</type>
</ethernet-type>
</ethernet-match>
<ipv4-source>10.0.0.5/32</ipv4-source>
</match>
<id>111</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>2</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

说明：实验body体在POSTMAN的Collections中提供了模板，仅供参考。

步骤2 单击“Send”按钮，结果如下图所示。

步骤3 下发第二条流表。

• 选择提交方式“PUT”。
• URL地址栏输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/112
• “Body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：
  流表：匹配源IP地址为10.0.0.6/32的报文，并将其转发到1端口。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<ethernet-match>
<ethernet-type>
<type>2048</type>
</ethernet-type>
</ethernet-match>
<ipv4-source>10.0.0.6/32</ipv4-source>
</match>
<id>112</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>1</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

步骤4 单击Send按钮，结果如下图所示。

步骤5 登录交换机执行命令ovs-ofctl dump-flows br-sw查看流表，如下所示。

步骤6 登录主机1，ping主机2，如下所示。

步骤7 交换机上再次执行命令ovs-ofctl dump-flows br-sw查看流表，下发的流表被匹配，如下所示。

步骤8 停止主机1上的ping操作。

步骤9 删除刚刚创建的流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/111 ，使用DELETE方法，如下图所示。

步骤10 单击Send按钮。

步骤11 删除第二条流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/112 ，使用DELETE方法，如下图所示。

步骤12 单击Send按钮。

场景二 匹配nw_proto字段

步骤1 下发第一条流表。

• 选择提交方式“PUT”
• URL地址栏输入http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/114
• 填写Headers信息，如下图所示。

  

• “Body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：
  匹配到目的IP地址为10.0.0.6/32的ICMP报文，并将其转发到2端口。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<ethernet-match>
<ethernet-type>
<type>2048</type>
</ethernet-type>
</ethernet-match>
<ipv4-destination>10.0.0.6/32</ipv4-destination>
<ip-match>
<ip-protocol>1</ip-protocol>
</ip-match>
</match>
<id>114</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>2</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

说明：实验body体在POSTMAN的Collections中提供了模板，仅供参考。

步骤2 单击Send按钮，结果如下图所示。

步骤3 下发第二条流表。

• 选择提交方式“PUT”
• URL地址栏输入http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/115
• “Body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：
  流表：匹配目的IP地址为10.0.0.5/32（主机1的IP地址）的ICMP报文，并将其转发1端口。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<ethernet-match>
<ethernet-type>
<type>2048</type>
</ethernet-type>
</ethernet-match>
<ipv4-destination>10.0.0.5/32</ipv4-destination>
<ip-match>
<ip-protocol>1</ip-protocol>
</ip-match>
</match>
<id>115</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>1</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

步骤4 单击“Send”按钮，结果如下：

步骤5 登录交换机执行命令ovs-ofctl dump-flows br-sw查看流表下发情况，如下所示。

步骤6 登录主机1，执行ping 10.0.0.6命令Ping主机2，如下所示。

步骤7 交换机上再次执行命令ovs-ofctl dump-flows br-sw查看流表，下发的流表被匹配。

步骤8 Ctrl+C停止主机1上的ping操作。

步骤9 删除刚刚创建的流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/114 ，使用DELETE方法，如下图所示。

步骤10 单击Send按钮。

步骤11 删除第二条流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/115 ，使用DELETE方法，如下图所示。

步骤12 单击Send按钮。

四、L4层流表下发与验证

L4对应的OSI模型中的四层，即流表对应的TCP/UDP源端口（TCP/UDP src port）、TCP/UDP目的端口号（TCP/UDP dst port）字段。本实验匹配TCP目的端口。

步骤1 下发第一条流表。

• 选择提交方式“PUT”。
• URL地址栏输入http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/117
• 填写Headers信息，如下图所示。

  

• “body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：
  流表：匹配到目的IP地址为10.0.0.6/32（主机2的IP地址）且目的端口为5001的TCP报文，将其转发到2端口。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<tcp-destination-port>5001</tcp-destination-port>
<ethernet-match>
<ethernet-type>
<type>2048</type>
</ethernet-type>
</ethernet-match>
<ipv4-destination>10.0.0.6/32</ipv4-destination>
<ip-match>
<ip-protocol>6</ip-protocol>
</ip-match>
</match>
<id>117</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>2</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

说明：实验body体在POSTMAN的Collections中提供了模板，仅供参考。

步骤2 单击Send按钮，结果如下图所示。

步骤3 下发第二条流表。

• 选择提交方式“PUT”
• URL地址栏输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/118
• “Body”中选择“raw”，格式为XML（application/xml），并填写如下消息体：
  流表：匹配目的IP地址为10.0.0.5/32（主机1的IP地址）的TCP报文，并将其转发1端口。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<flow xmlns="urn:opendaylight:flow:inventory">
<priority>200</priority>
<flow-name>Foo1</flow-name>
<idle-timeout>0</idle-timeout>
<hard-timeout>0</hard-timeout>
<match>
<ethernet-match>
<ethernet-type>
<type>2048</type>
</ethernet-type>
</ethernet-match>
<ipv4-destination>10.0.0.5/32</ipv4-destination>
<ip-match>
<ip-protocol>6</ip-protocol>
</ip-match>
</match>
<id>118</id>
<table_id>0</table_id>
<instructions>
<instruction>
<order>0</order>
<apply-actions>
<action>
<order>0</order>
<output-action>
<output-node-connector>1</output-node-connector>
</output-action>
</action>
</apply-actions>
</instruction>
</instructions>
</flow>

步骤4 单击Send按钮，结果如下图所示。

步骤5 登录交换机执行命令ovs-ofctl dump-flows br-sw查看流表下发情况如下图所示：

步骤6 登录主机2，使用命令iperf -s启用Iperf为服务端，如下图所示。

步骤7 登录主机1，使用命令iperf -c 10.0.0.6发送TCP请求，如下图所示。

步骤8 交换机上再次执行命令ovs-ofctl dump-flows br-sw查看流表，下发的流表被匹配，如下图所示。

步骤9 Ctrl+C停止主机上的iperf操作。

步骤10 删除刚刚创建的流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/117 ，使用DELETE方法，如下图所示。

步骤11 单击“Send”按钮。

步骤12 删除第二条流表，URL输入：http://127.0.0.1:8080/restconf/config/opendaylight-inventory:nodes/node/openflow:196695411516739/table/0/flow/118 ，使用DELETE方法，如下图所示。