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第1章 OpenFlow概要1

1.1 OpenFlow的发展历程2

1.1.1 OpenFlow的历史2

1.1.2 ONF2

1.2 有效运用现有硬件，实现高效设计4

1.3 所谓OpenFlow，具体是指什么5

1.3.1 OpenFlow的网络构成示例5

1.3.2 控制面和数据面的分离5

1.3.3 控制面的构建方法6

1.3.4 数据面的构建方法7

1.3.5 OpenFlow控制器和OpenFlow通道9

1.3.6 流表10

1.4 控制器和交换机的基本动作11

1.4.1 OpenFlow交换机的初始动作11

1.4.2 Proactive模式设置11

1.4.3 Reactive模式设置11

1.5 OpenFlow的动作示例14

1.5.1 动作示例114

1.5.2 动作示例215

1.5.3 动作示例315

1.5.4 其他动作示例16

1.6 不断变化的OpenFlow规范17

1.6.1 OpenFlow 1.0 版本以后快速变化的规范17

1.6.2 实现OpenFlow 1.3标准化后17

1.6.3 本书中对OpenFlow 1.1以上版本的说明18

第2章 OpenFlow 1.O的机制19

2.1 OpenFlow 1.0中的流表和流表项20

2.2 流表项22

2.2.1 头字段22

2.2.2 计数器25

2.2.3 行动26

2.3 行动27

2.3.1 Forward行动27

2.3.2 Drop行动28

2.3.3 Enqueue行动（可选）29

2.3.4 Modify-Field行动（可选）29

2.4 控制器和交换机之间的消息32

2.4.1 安全通道的建立32

2.4.2 消息格式32

2.4.3 安全通道的建立和初始设置33

2.4.4 握手35

2.4.5 Flow-Mod消息39

2.4.6 Packet-In消息45

2.4.7 Packet-Out消息46

2.4.8 Port-Status消息47

2.4.9 Flow-Removed消息48

2.4.10 Error消息49

2.4.11 Barrier消息50

2.4.12 Echo消息51

2.5 Open Flow Switch Errata Version 1.0.153

2.6 新规范变化很大，需要注意54

第3章 LLDP和OpenFlow55

3.1 LLDP和OpenFlow56

3.2 LLDP的机制58

3.2.1 在LLDP中使用的目标以太网地址58

3.2.2 LLDP中使用的3种组播以太网地址59

3.2.3 LLDPDU格式60

3.3 OpenFlow中有效使用LLDP的方法示例62

3.3.1 事先准备62

3.3.2 通过Packet-Out消息发送LLDP帧63

3.3.3 通过Packet-In消息将LLDP帧发送至OpenFlow控制器64

3.4 基于迪杰斯特拉算法的路径计算66

第4章 通过实现L2交换机的功能来学习OpenFlow69

4.1 通过具体网络设备的实现理解OpenFlow70

4.2 中继器HUB71

4.2.1 该示例中的网络构成71

4.2.2 通过Proactive模式设置实现71

4.2.3 将所有数据包Packet-In至OpenFlow控制器的方法73

4.3 自学习桥接器77

4.3.1 该示例中的网络构成77

4.3.2 使用OpenFlow 1.0挑战自学习桥接器78

4.3.3 监控ARP并创建流表项83

4.3.4 如果将PCA和PCB对调，结果会怎样89

4.3.5 通过发送源和目标以太网地址的配对进行管理的方法90

4.3.6 在OpenFlow 1.1以上版本中实现自学习桥接器的方法90

4.4 Tagged VLAN92

4.4.1 该示例中的网络构成92

4.4.2 实现TaggedVLAN的设置（OpenFlow交换机1）93

4.4.3 实现TaggedVLAN的设置（OpenFlow交换机2）96

4.4.4 该示例中的注意事项98

第5章 Open Flow与虚拟化99

5.1 服务器虚拟化和网络虚拟化100

5.1.1 服务器虚拟化100

5.1.2 动态迁移101

5.1.3 多租户102

5.1.4 网络虚拟化103

5.2 基于OpenFlow的网络虚拟化的实现方法示例105

5.2.1 使用VLAN ID的方法105

5.2.2 使用物理端口／逻辑端口的方法105

5.2.3 OpenFlow控制器的实现要点106

5.2.4 其他方法106

5.3 FlowVisor107

5.3.1 FlowVisor概要107

5.3.2 FlowVisor和OpenFlow控制器之间的OpenFlow通道107

5.3.3 FlowVisor的串联108

5.3.4 FlowVisor和虚拟网络109

5.3.5 设置FlowVisor时的注意事项110

第6章 通过用例考察OpenFlow111

6.1 使用以太网地址的用户管理112

6.2 ECMP114

6.2.1 该示例中的网络构成114

6.2.2 通过发送源地址区分时115

6.2.3 通过TCP端口号区分时116

6.2.4 轮询方式116

6.3 简易负载均衡117

6.4 选择性端口映射118

6.4.1 单纯的端口映射118

6.4.2 仅映射特定的TCP端口119

6.4.3 OpenFlow 1.1的“组”和映射120

6.4.4 从多个OpenFlow交换机持续进行选择性映射并转发至监控设备120

6.5 重定向至安全产品121

6.6 与虚拟路由近似的动作（多层交换机）122

6.6.1 该示例中的网络构成122

6.6.2 同一子网内的数据包转发处理123

6.6.3 经过路由器的数据包转发处理123

6.6.4 作为虚拟路由器响应ARP请求124

6.6.5 虚拟路由器使用ARP解决以太网地址125

6.6.6 TTL的处理126

第7章 OpenFlow 1.1127

7.1 OpenFlow 1.1中的变更要点128

7.2 匹配字段的变更129

7.3 多流表规范的变更（流水线处理）130

7.3.1 流水线处理130

7.3.2 元数据134

7.3.3 OpenFlow 1.1中的自学习桥接器的实现手法135

7.4 指令136

7.4.1 何谓指令136

7.4.2 行动、行动集、行动列表、指令的区别136

7.4.3 对行动的变更137

7.5 组139

7.5.1 组表139

7.5.2 组表项139

7.5.3 组类型140

7.5.4 组的组144

7.6 虚拟端口的扩展145

7.7 TTL字段操作146

7.7.1 copy TTL inwards/copy TTL outwards146

7.7.2 接收到包含非法TTL值的数据包时的处理147

7.7.3 不能实施TTL的匹配148

7.8 OpenFlow 1.1中其他的变更149

7.8.1 支持MPLS标签和VLAN标签的Push/Pop149

7.8.2 OpenFlow混合交换机149

7.8.3 支持SCTP149

7.8.4 支持ECN150

7.8.5 OpenFlow交换机和控制器之间连接名称的变更150

7.8.6 紧急事态流缓存的取消151

7.8.7 Vendor消息名称的变更151

第8章 OpenFlow 1.2153

8.1 OpenFlow 1.2中的变更点154

8.2 OpenFlow eXtensible Match（OXM）155

8.2.1 OXM TLV 的基本结构155

8.2.2 匹配字段解析规范的取消和Pre-requisite157

8.2.3 OXM 匹配字段158

8.2.4 OXM中的通配符159

8.2.5 OXM TLV示例160

8.2.6 基于OXM的Set-Fiel d162

8.2.7 取消TCP、UDP、SCTP、ICMP重载使用相同字段162

8.3 支持基本的IPv6163

8.4 支持多台控制器（故障转移和负载均衡）164

8.4.1 Role164

8.4.2 Role变更165

8.4.3 OpenFlow控制器之间的协作165

8.5 OpenFlow 1.2中的其他变化167

8.5.1 将虚拟端口分离为逻辑端口和保留端口167

8.5.2 Flow-Mod的MODIFY/MODIFYSTRICT的规范变更167

8.5.3 对实验性扩展的支持167

8.5.4 变更历史记录的添加168

第9章 OpenFlow 1.3169

9.1 OpenFlow 1.3中的变更要点170

9.2 计量表（QoS支持）171

9.3 Table-miss的默认动作改为Drop173

9.3.1 Table-miss流表项173

9.3.2 流表匹配流程的变更173

9.4 OpenFlow 1.3中的其他变更175

9.4.1 OpenFlow控制器和OpenFlow交换机之间的辅助连接175

9.4.2 可以通过UDP、DTLS等 OpenFlow控制器进行通信175

9.4.3 支持IPv6扩展头176

9.4.4 OXM 匹配字段的添加176

9.4.5 支持PBB176

9.4.6 多框架177

9.4.7 从握手时的Features响应消息中删除端口号178

9.4.8 流表项构成要素的变更178

9.5 OpenFlow 1.3.1和1.3.2179

9.5.1 OpenFlow 通道中版本协商的变更179

9.5.2 建立与OpenFlow控制器之间的OpenFlow通道179

第10章 OpenFlow的注意事项181

10.1 Packet-In消息的处理负载182

10.1.1 控制面带宽较窄导致的故障183

10.1.2 Packet-In导致的消息延迟183

10.2 匹配和流相关的注意事项184

10.2.1 未发现TCP标志184

10.2.2 并非数据包及帧的任意字段都可进行匹配184

10.2.3 匹配字段的依赖关系185

10.3 取决于实现的事项187

10.3.1 流表项数量的上限187

10.3.2 OpenFlow控制器可同时控制的OpenFlow交换机数量的上限187

10.3.3 通过buffer id表示的数据包未必保存着187

10.3.4 OpenFlow 通道断开时的重新连接计时器188

10.4 从下流发送Flow-Mod189

10.5 Barrier消息和错误190

10.5.1 Flow-Mod之后的Packet-Out190

10.5.2 向不同的 OpenFlow交换机发送Flow-Mod消息和Packet-Out消息时192

10.6 没有检测Packet-Out失败的方法194

10.7 IP碎片处理195

第11章 OpenFlow的未来197

11.1 互通性验证198

11.1.1 OF-Test198

11.1.2 PlugFest198

11.1.3 2012 年进行的第1次PlugFest198

11.1.4 第2次、第3次PlugFest199

11.1.5 今后的课题199

11.2 Northbound API201

11.3 OF-CONFIG202

附录203

附录1 各版本的行动一览204

附录1.1 OpenFlow 1.0的行动204

附录1.2 OpenFlow 1.1的行动205

附录1.3 OpenFlow 1.2的行动206

附录1.4 OpenFlow 1.3的行动207

附录2 各版本的消息一览209

附录2.1 OpenFlow 1.0的消息209

附录2.2 OpenFlow 1.1的消息210

附录2.3 OpenFlow 1.2的消息211

附录2.4 OpenFlow 1.3的消息212

附录3 OpenFlow从1.0到1.3.2的变更之处213

附录3.1 行动集213

附录3.2 指令213

附录3.3 行动列表213

附录3.4 组表214

附录3.5 计量表214

附录3.6 行动214

附录4 参考文献及URL215