OpenFlow协议标准演进过程

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1、OpenFlow协议标准演进过程OpenFlow是一种新型网络协议，起源于斯坦福人学的CleanSlate项目组。OpenFlow提出的出发点是由于研究人员无法改变现有网络设备进行创新网络架构和协议的研究和实验,而这些新的网络创新思想恰恰需要在实际的网络上才能更好地验证。斯坦福大学因此提出了控制转发分离架构，将控制逻辑从网络设备中分离出來，交给中央控制器集中统一控制，实现网络业务的灵活部署，并且他们设计了OpenFlow协议作为控制器与交换机通讯的标准接口。近年OpenFlow已经引起了网络设备商和网络管理员

2、的广泛关注，使用OpenFlow协议实现软件定义网络，可以把网络作为一个整体而不是许多独立分散的设备来集中进行管理,大大提升了网络可用性和网络管理效率。OpenFlow的思路很简单，网络设备维护一个或者若干个流表，并且数据流只按照这些流表进行转发。流表本身的牛成、维护完全由外置的控制器來管理。流表项并非仅指普通的IP五元组，而是由一些关键字和执行动作组成的灵活规则，并且每个关键字字段都是可以通祀的。在实际应用中，网络管理人员可以通过配置流表项中具体的匹配关键字来决定使用何种粒度的流转发规则。例如，如果只需要根

3、据目的IP进行路由，那么下发流表项时，关键字只匹配目的IP字段，其它关键字全通配，而动作中只需要一个出端口即可实现常规的IP路由转发。自2009年底发布第一个正式版木vl.O以来，OpenFlow协议已经经历了1.1、1.2、1.3以及最新发布的1.4等版本的演进过程。同时，2012年0penFlow管理和配置协议也发布了第一个版本(OF-CONFIG1.0&1.1),用丁•配合OpenFlow协议进行口动化的网络部署。图1给出了OpenFlowI办议各个版本的演进过程和主要变化，FI前使用和支持授多的是Op

4、enFlowl.O和OpenFlowl.3版本，图2说明了这两个版本的主要变化。流农同步机制Bundling消息单农IPv4IPvb^Controller取构能力协商IPvbT展头Meter辅助连接多表MPLSUroup*图1：OpenFlow协议版本演进图OpenFlow协议是描述控制器和交换机Z间交互信息的南向接口标准。OpenFlow协议支持三类消息类型：Controller-to-Switch,Asynchronous和Symmetric,每-■种类型都有多个子类型，控制器和交换机之间通过这三类消息进

5、行连接建立，流表下发和信息交换，实现对•网络中所有OpenFlow交换机的控制。SecureChannelOpenFlowProtocol冃卜八八ControllerControllerOpenFlowSwitchOpenFlowProtocol■OpenFlowSwitch图2：OpenFlowl.O到1.3版木演进的主要结构变化下而简单介绍一下0penFlow协议中1.0到1.4版本的主耍变化过程。OpenFlowl.O协议指定每个OpenFlow交换机屮都存在一张流表，用于数据包查找、处理和转发，并且只

6、能同一台控制器进行通信，流表的维护也是通过控制器下发相应的OpenFlow消息來实现。流表由多个流表项组成，而每个流表项就是一个转发规则。流表项由匹配字段、计数器和动作组成。具中匹配字段是流表项的标识，OpenFlowl.O支持12个匹配字段；计数器用于流表项的匹配和收发包统计；动作指示对匹配流表项的数据包应该执行的动作，如转发到另一端口，丢弃或送控制器处理，甚至可以修改数据包字段转发。但OpenFlowl.O只支持IPv4。OpenFlowl.O版木的优势是它可以与现冇的商业交换芯片兼容，通过在传统交换机上

7、升级固件就町以支持OpenFlowl.O版本，既方便OpenFlow的推广使川也有效保护了川户的投资，因此OpenFlowl.O是目询使用和支持最广泛的协议版本。自OpenFlowl.l版木开始支持多级流表，将流表匹配过程分解成多个步骤，形成流水线处理方式，这样可以存效和灵活利用硬件内部固侑的多表特性，同时把数据包处理流程分解到不同的流表中也避免了单流表过度膨胀问题。除此之外OpenFlowl.l中还增加了对于VLAN和MPLS标签的处理，并且增加了Group表，通过在不同流表项动作中引用相同的组表实现对数据

8、包执行相同的动作，简化了流表的维护。OpenFlow"版木是0penFlow协议版木发展的一个分水岭，它和OpenFlowl.O版本开始不兼容，但后续版本仍然还是在此基础上发展。为了更好支持协议的可扩展性，OpenFlowl.2版本发展为下发规则的匹配字段不再通过固定长度的结构來定义，而是采用了TLV结构定义匹配字段，称为OXM(OpenFlowExtensibleMatch),这样用户就可以灵活的